微电网逆变器并／离网切换控制策略

第17卷第9期2017年3月 1671 — 1815(2017)09-0036-08科学技术与工程Science Technology and EngineeringVol. 17 No. 9 Mar. 2017©2017 Sci. Tech. Engrg.低压微电网逆变器并离网平滑切换控制许吉强卢闻州！吴雷沈锦飞惠晶(江南大学轻工过程先进控制教育部重点实验室，无锡214122)摘要分布式能源通过电力电子变换器与本地负载、储能设备等相结合构成微电网；并实现在并网、离网及并离网相互切 换模式下的稳定运行。

采用下垂控制实现微电网离网运行时逆变器输出电压和频率的稳定、并网运行时输出功率的恒定，并且不改变控制方式实现并离网的平滑切换控制。

由于传统下垂控制在离网运行时，逆变器输出电压与频率存在一定的偏差；并且为了使逆变器输出阻抗呈阻性以减小控制参数对输出阻抗的影响，采用一种改进的下垂控制策略；并在逆变器双闭环控 制中加入虚拟阻抗。

仿真结果验证了改进下垂控制策略在离网、并网以及并离网相互切换运行时的有效性，以及相比于传统 下垂控制策略的优越性。

关键词微电网 平滑切换 下垂控制 虚拟阻抗中图法分类号T M762.45; 文献标志码A近年来，分布式发电与控制技术发展迅速[1’2]，利用电力电子变换器，可将分布式电源与储能设备 及本地负载等相结合构成微电网，并应具有在并网、离网模式下稳定运行以及在两种模式间相互平滑切 换的能力。

文献[3]中提出了一种改进的混合电压 电流控制模式，实现逆变器并离网的平滑切换，但在 切换过程中需改变控制方式，且在离网运行状态下 的电压和频率存在偏差;文献[4]提出了下垂控制，在并离网切换时无需改变控制方式，但在离网运行 状态时电压和频率仍存在一定偏差，且对逆变器输 出阻抗没有进行分析说明；文献[5 ]提出一种基于 虚拟同步发电机的微电网离网频率二次调节控制策 略，在负载变化时能稳定输出频率，但不能稳定输出 电压。

电力电子• Power Electronics222 •电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering【关键词】微电网 逆变器控制策略 并离网切换 平滑切换近年来，随着化石能源日益枯竭，分布式发电技术日益成熟，将分布式电源、储能与负荷元件等组成的独立供电系统以微电网的形式接入配电网，在实现配电网安全稳定运行的同时，提高了电能质量和供电可靠性。

所以，微电网的安全稳定控制技术吸引了众多国内外学者进行深入分析与研究。

一般情形下，微电网有两种运行方式：离网、并网。

当配电网出现故障或电能质量不满足要求时，将立即断开微电网与配电网的连接，改由微电网为负荷提供所需功率。

在电能微电网并离网切换控制策略文/冯诗扬 崔双喜质量满足要求或是修复出现的故障后，重新并网。

所以，在切换并离网模式的过程中，存在控制策略的切换，过渡时易产生较大的冲击，而如何平滑的完成过渡成为微电网安全稳定运行的关键。

1 微电网整体控制技术1.1 主从控制主从控制是以微电网中某个分布式电源作为主控单元，其他分布式电源作为从控单元。

主控单元为微电网系统提供电压和频率支撑，借助主控单元的指令，从控单元进行相应无功与有功频率的输出。

微电网主从控制一般应用在孤岛模式下，当微电网由并网模式向离网模式进行切换，就会与配电网断开，前者提供的频率与电压也会消失，负荷的电压和频率就由微电网模块单元提供，所以微电网模块需由具备一定范围的可调容量且具有快速动作能力的分布式电源作为主控单元，为微电网提供电压和频率支撑。

而从单元则负责提供用户需要的能量。

1.2 对等控制对等控制是指所有参与频率和电压控制的分布式电源保持地位一致的状态，各控制器具有平等关系，根据接入点的本地信息进行控制。

由于地位相同，所以在功率平衡的前提下，任意一个分布式电源的接入或离开并不影响其他分布式电源的设置。

而分布式单元保持着各自独立，实现输送功率的平衡。

微网的光伏系统并网运行和离网运行的控制策略【摘要】光伏微网逆变器分为并网运行和离网运行双模式。

本文详细分析和研究微网逆变器的控制策略，确定了在离网工作模式下的电压闭环控制策略和在并网工作模式下的瞬时电流控制策略。

根据选定的控制策略分别对其控制系统进行了建模仿真和相关参数的设计，并利用Matlab/Simulink软件对并网和离网模式以及两种模式之间的相互切换进行仿真，仿真结果证明了本文所采用的控制方法的正确性和有效性。

【关键词】光伏微网；微网逆变器；并网；离网微网是一种由负荷和各种微型电源共同组成的系统，它可以同时提供电能和热量。

光伏微网发电技术是介于离网型光伏发电和并网型光伏发电之间的前沿技术，既结合了两种技术优点，又克服了并网型光伏发电只能将能量输送到电网所带来的缺陷，并且可以解决离网型光伏发电效率低下的问题，在国际上受到了广泛的重视，有实际的研究价值。

1.微网逆变器的工作模式1.1 并网工作模式在太阳光照充足的情况下，微网逆变器一般工作于并网模式，除了保证本地重要负载正常工作外，还可把多余的电能输送给电网，可等效于传统的并网型逆变器。

根据控制对象的不同，并网逆变器的输出控制方式有电压控制和电流控制两种，在逆变器与电网进行并联运行时，电网可看作一个容量无穷大的交流电压源，如果用电压型控制，则与电网之间很容易产生环流，所以并网逆变器的输出经常采用电流型控制，只要将逆变器的输出电流跟踪电网电压，同时设定输出电流的大小，就可以实现稳定并网运行，其控制方法相对简单，效果也较好。

1.2 离网工作模式具有离网单独运行的能力是微网逆变器最重要的特点之一。

当电网出现故障时，信号采样电流检测到电网故障，发出电网故障信号，经过DSP处理，发出指令，微网逆变器切换到离网模式，通过断开静态开关，利用蓄电池的储能，为本地重要负荷提供不间断供电，保证重要负荷供电的可靠与稳定。

微网逆变器离网运行的输出控制法也可分为电流型控制法和电压型控制法。

2021年7期科技创新与应用Technology Innovation and Application方法创新同步逆变器并离网切换策略研究张钦臻，朱鹏鹏（上海电力大学电子与信息工程学院,上海201306）1概述随着全球化石燃料的不断消耗及环境问题的日益加重，推动了微电网及可再生分布式能源发电技术在电网中的应用[1]。

然而大量的可再生分布式发电单元通过电力电子接口接入电网，传统的同步发电机所具有的阻尼及惯性不足以维持电网稳定、高效的运行[2]，亟需一种友好的并网设备连接微电网与电网。

虚拟同步机是将电力电子变流器控制成具有传统同步机内部阻尼、惯量特性和外部下垂特性的方法[3]。

其中作为虚拟同步机的一种实现方式———同步逆变器将同步机的数学结构模型转化为电压参考指令，引入到逆变器的控制中，并根据需要在逆变器直流侧配备充足的储能单元即可为系统提供惯量支撑，提升系统运行的稳定性。

文献[4]提出了虚拟同步发电机的并离网切换策略，但没有考虑并网时无功功率对微电网带来的冲击。

文献[5]基于虚拟同步发电机技术的无缝切换策略，可以很好的进行离/并网切换，但是结构相对复杂。

本文在研究同步逆变器结构、控制原理的基础上，针对微电网并网、离网的两种工作状态，提出了采用同步逆变器技术的微电网无缝切换策略。

在Matlab/Simulink中搭建了仿真模型，验证了所提出无缝切换策略的有效性。

2同步逆变器的原理2.1同步逆变器的控制原理同步逆变器由物理结构和控制结构两部分构成。

物理结构上，由图1所示，同步逆变器由直流侧电源、三相全桥拓扑、LC滤波器、并/离网切换装置构成。

图中U dc为直流侧电压，e abc为三相全桥拓扑桥臂处的电压可等效为同步机的内电势，C为滤波电容、L为滤波电感模拟同步机的定子电感，L的等效电阻及功率器件的寄生电阻模拟同步机的定子电阻，U Cabc为LC滤波器中电容电压等效为同步发电机机端电压。

进而同步逆变器的电磁方程表示为：L di abc dt=e abc-U Cabc-Ri abc（1）式中：i abc为同步逆变器滤波电感中的电流，R为同步逆变器电阻。

《微电网中双模式逆变器切换控制的研究》篇一一、引言随着可再生能源的日益普及和微电网技术的发展，双模式逆变器在微电网系统中的应用越来越广泛。

双模式逆变器具有两种工作模式，即并网模式和独立运行模式，能够在电网正常时与电网并联运行，为负载提供稳定的电力；在电网故障或断电时，能够迅速切换至独立运行模式，继续为负载提供电力。

因此，双模式逆变器的切换控制策略是微电网系统中的关键技术之一。

本文旨在研究微电网中双模式逆变器切换控制策略，以提高微电网系统的可靠性和稳定性。

二、双模式逆变器的工作原理双模式逆变器是一种具有两种工作模式的电力电子设备。

在并网模式下，逆变器与电网并联运行，通过并网控制算法实现对电网电压、电流的实时监控和调节。

在独立运行模式下，逆变器需要为负载提供稳定的电力，因此需要具备更高的控制精度和稳定性。

双模式逆变器的切换控制策略是控制其在不同模式之间切换的关键技术。

三、切换控制策略的研究现状目前，关于双模式逆变器切换控制策略的研究已经取得了一定的进展。

传统的切换控制策略主要基于时间触发或事件触发的控制方式，通过设定一定的阈值来判断是否需要切换模式。

然而，这些控制策略在微电网系统中应用时仍存在一些问题，如切换时间长、对干扰信号敏感等。

因此，研究人员开始尝试采用更为智能的控制策略，如模糊控制、神经网络控制等，以提高切换控制的准确性和快速性。

四、本文研究内容本文将重点研究基于模糊控制的双模式逆变器切换控制策略。

首先，对微电网系统中的双模式逆变器进行建模和仿真分析，了解其工作原理和性能特点。

其次，根据实际需求和系统特性设计模糊控制器，并对其进行参数优化和调试。

最后，通过仿真实验验证模糊控制在双模式逆变器切换控制中的有效性和优越性。

五、基于模糊控制的切换控制策略的设计与实现1. 模糊控制器设计模糊控制器是本文研究的重点之一。

首先需要确定模糊控制器的输入和输出变量，以及各个变量的论域和隶属度函数。

输入变量包括电压、电流等电参数以及微电网系统的状态信息等；输出变量为双模式逆变器的切换指令。

主从结构微电网逆变器离网全过程平滑切换控制策略
张纯江;徐菁远;庆宏阳;柴秀慧;王晓寰
【期刊名称】《电力系统自动化》
【年(卷),期】2022(46)23
【摘要】主从结构微电网系统的主逆变器一般采用PQ-V/F控制方法,在非计划孤岛情况下从并网模式切换到孤岛模式会导致孤岛检测期间电压不可控。

为解决以上问题,提出了一种基于附加电流控制器和电压保持器的组合式平滑切换控制策略,并网运行时附加电流环与电感电流环共同调节并网电流;孤岛运行时附加电流环退出,电压控制器作为电压外环与电感电流内环共同调节输出电压。

孤岛检测期间电压控制器作为保持器,保持孤岛模式下控制器输出量,附加电流控制器与电压保持器配合,共同维持逆变器输出电压,避免了电压越限。

仿真和实验结果验证了所提控制策略能够实现非计划孤岛情况下运行模式的平滑切换。

【总页数】9页(P125-133)
【作者】张纯江;徐菁远;庆宏阳;柴秀慧;王晓寰
【作者单位】电力电子节能与传动控制河北省重点实验室(燕山大学)
【正文语种】中文
【中图分类】TM7
【相关文献】
1.基于主从控制的微电网平滑切换控制策略研究
2.基于微网主从结构的平滑切换控制策略
3.微电网模式平滑切换的多环主从控制策略研究
4.基于主从结构的微电网系统平滑切换控制策略
5.基于主从控制微电网的状态跟随平滑切换控制策略
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微电网中离网运行策略与控制方法随着电力需求的不断增长和可再生能源的快速发展，微电网作为一种新兴的能源系统呈现出巨大的潜力。

微电网能够提供电力供应的稳定性和可靠性，同时也能够实现对能源的更加高效的利用。

离网运行是微电网的一种重要运行方式，它提供了一种与主电网隔离的独立供电模式。

本文将探讨微电网中离网运行的策略与控制方法。

首先，离网运行的策略决定了微电网在不同情况下的运行模式。

微电网的离网运行可以分为主动离网和被动离网两种模式。

主动离网是指在主电网较为稳定时，微电网自主选择离网运行，以实现对能源的更加有效利用。

被动离网则是在主电网故障或断电时，微电网自动切换到离网运行模式，以保证电力供应的连续性。

离网运行的策略在设计时需要考虑到供电可靠性、经济性和环境友好性等多个方面的因素。

其次，离网运行的控制方法对于微电网的运行稳定性至关重要。

微电网的控制系统需要能够实时监测并调节各个子系统之间的能量平衡，确保电力的稳定供应。

在离网运行模式下，微电网需要通过控制电池储能系统和可再生能源发电系统之间的协调运行，以实现对电力负荷的平衡。

此外，还需要根据电力需求的变化，及时调整微电网的电源配置和运行策略，以提高供电效率和经济性。

另外，离网运行中的能量管理是微电网控制的关键环节。

能量管理在离网运行模式下主要包括能源的采集、存储和分配。

微电网通过使用太阳能光伏发电、风力发电等可再生能源，实现对能源的自主采集。

同时，通过电池储能系统等设备，对能量进行有效存储。

在离网运行模式下，能量的分配也是一项重要的任务，需要根据电力需求和能源状况，合理调配能量的使用和储存方式。

此外，智能化技术的应用也对离网运行的控制方法产生了深远的影响。

智能化技术可以实现对微电网的实时监测、数据分析和智能控制。

通过使用物联网技术和人工智能算法，微电网的运行状态可以被精确地监测和分析，从而实现对离网运行策略和控制方法的优化。

智能化技术的应用不仅可以提高微电网的运行稳定性和可靠性，还可以降低运行成本和环境影响。

微电网的并离网平滑切换控制策略研究随着能源危机的日益加剧和人们对环保节能的追求，微电网逐渐成为能源系统的研究热点之一。

与传统电网相比，微电网具有分布式、灵活性强、可控性好、低碳环保等优点，以及在应对自然灾害、恐怖袭击等意外事件方面具有更好的稳定性和可靠性。

但是，微电网的并离网平滑切换控制仍然是一个值得探究的问题。

本文针对微电网的并离网平滑切换控制进行了研究。

首先，介绍了微电网的基本概念和发展现状。

其次，阐述了并离网平滑切换的控制策略的重要性以及现有的控制算法。

接着，针对现有算法的不足之处，提出了一种基于复合控制的并离网平滑切换控制策略，并对该策略进行了详细的仿真实验和实际应用测试。

一、微电网的基本概念与发展现状微电网（MicroGrid）是一种基于分布式能源系统组成的、可以独立运行的小型电网，它可以连接到传统大型电网，也可以与之隔离运行。

微电网由多种能源设备组成，包括可再生能源设备（如太阳能、风能、水能等）、传统发电机组、蓄能设备（如蓄电池、超级电容等）、电力电子设备和智能控制系统等。

微电网能够根据能源资源的供需状况，实现能源的高效利用和优化调度，同时能够保证电力质量和系统的稳定性。

目前，微电网已经成为国内外能源领域的热点之一。

随着太阳能、风能等可再生能源技术的不断成熟和普及，微电网的建设也逐渐得到了越来越多的认可和支持。

国内外的许多城市、工业园区、新能源示范区等地都已经建设了相应的微电网系统。

例如，美国加州的洛杉矶国际机场就建设了一个以太阳能为主要能源的微电网系统，该系统充分利用了机场屋顶上的光伏电池板，并通过调度系统实现了光伏发电系统、动力系统和稳定器之间的优化匹配。

二、并离网平滑切换的控制策略在微电网的运行过程中，由于各种原因可能会出现并网或离网的情况。

并离网的平滑切换是微电网运行过程中的重要问题之一，其关键在于在电网状态从并网转变为离网或从离网转变为并网时，通过控制算法来实现电网状态的平稳切换，避免因突然改变的负荷而导致电网不稳定或者设备损坏等问题的出现。

林　磊（１９９５—），男，硕士研究生，研究方向为虚拟同步发电机技术。

温步瀛（１９６７—），男，教授，博士，研究方向为电力系统优化运行和风电并网技术。

基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１７０４０４０）基于虚拟电流的ＶＳＧ并离网无缝切换控制策略林　磊，　温步瀛（福州大学电气工程与自动化学院，福建福州　３５０１１６）摘　要：基于虚拟同步发电机（ＶＳＧ）技术的微电网逆变器控制策略可以在一定程度上增加系统的惯量和阻尼，使分布式电源的并网消纳能力得到进一步提升。

微电网有并网和离网两种运行模式，但在并离网切换瞬间会产生较大的冲击电流，为此提出了一种基于虚拟电流的ＶＳＧ并离网无缝切换控制策略。

首先建立了ＶＳＧ的数学模型，对其功频调节器和励磁调节器进行了设计。

其次，分析了ＶＳＧ在并离网切换过程中出现的问题，提出了改进的预同步控制策略，保证了ＶＳＧ在两种运行模式之间能够平滑切换。

最后，利用ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ搭建仿真模型，验证了所提策略的正确性。

关键词：微电网；无缝切换；虚拟同步机；虚拟电流；预同步中图分类号：ＴＭ４６４　文献标志码：Ａ　文章编号：２０９５ ８１８８（２０２０）１１ ００５８ ０７ＤＯＩ：１０．１６６２８／ｊ．ｃｎｋｉ．２０９５ ８１８８．２０２０．１１．０１０ＣｏｎｔｒｏｌＳｔｒａｔｅｇｙｏｆＳｅａｍｌｅｓｓＳｗｉｔｃｈｉｎｇｆｏｒＶＳＧＧｒｉｄ Ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ／ＩｓｌａｎｄｅｄＢａｓｅｄｏｎＶｉｒｔｕａｌＣｕｒｒｅｎｔＬＩＮＬｅｉ，　ＷＥＮＢｕｙｉｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＦｕｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｆｕｚｈｏｕ３５０１１６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｏｆｍｉｃｒｏ ｇｒｉｄｉｎｖｅｒｔｅｒｂａｓｅｄｏｎｖｉｒｔｕａｌｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｇｅｎｅｒａｔｏｒ（ＶＳＧ）ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｃａｎｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｉｎｅｒｔｉａａｎｄｄａｍｐｉｎｇｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｔｏａｃｅｒｔａｉｎｅｘｔｅｎｔ，ｗｈｉｃｈｆｕｒｔｈｅｒｉｍｐｒｏｖｅｓｔｈｅｇｒｉｄ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄａｂｓｏｒｂｉｎｇａｂｉｌｉｔｙｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｐｏｗｅｒ．Ｔｈｅｒｅａｒｅｔｗｏｏｐｅｒａｔｉｎｇｍｏｄｅｓｏｆｔｈｅｍｉｃｒｏ ｇｒｉｄ：ｃｏｎｎｅｃｔｅｄａｎｄｏｆｆ ｇｒｉｄ，ｂｕｔｔｈｅｒｅｗｉｌｌｂｅａｌａｒｇｅｉｍｐｕｌｓｅｃｕｒｒｅｎｔａｔｔｈｅｍｏｍｅｎｔｏｆｏｎ ｏｆｆｓｗｉｔｃｈｉｎｇ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ａｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｏｆｓｅａｍｌｅｓｓｓｗｉｔｃｈｉｎｇｆｏｒＶＳＧｇｒｉｄ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ／ｉｓｌａｎｄｅｄｂａｓｅｄｏｎｖｉｒｔｕａｌｃｕｒｒｅｎｔｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．ＴｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｆｉｒｓｔｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｓｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆＶＳＧ，ｄｅｓｉｇｎｓｉｔｓｐｏｗｅｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙｒｅｇｕｌａｔｏｒａｎｄｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｍｏｄｕｌｅ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｉｔａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｔｈａｔｏｃｃｕｒｄｕｒｉｎｇｔｈｅｏｎａｎｄｏｆｆ ｇｒｉｄｓｗｉｔｃｈｉｎｇｏｆＶＳＧ，ａｎｄｔｈｅｎｐｒｏｐｏｓｅｓａｎｉｍｐｒｏｖｅｄｐｒｅ ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｔｏｅｎｓｕｒｅｔｈｅｓｍｏｏｔｈｓｗｉｔｃｈｉｎｇｏｆＶＳＧｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｔｗｏｏｐｅｒａｔｉｎｇｍｏｄｅｓ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｉｓｂｕｉｌｔｕｓｉｎｇＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋｔｏｖｅｒｉｆｙｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓｏｆｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｓｔｒａｔｅｇｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｉｃｒｏ ｇｒｉｄ；ｓｅａｍｌｅｓｓｓｗｉｔｃｈｉｎｇ；ｖｉｒｔｕａｌｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｇｅｎｅｒａｔｏｒ（ＶＳＧ）；ｖｉｒｔｕａｌｃｕｒｒｅｎｔ；ｐｒｅｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ０　引　言随着环境污染和能源危机问题的日益严重，传统的化石能源已经无法满足人类可持续发展的要求，因此分布式可再生能源近年来得到了广泛的关注和应用［１ ３］。