基于下垂控制的微电网并网预同步控制策略基于下垂控制的微电网并网预同步控制策略
微电网存在并网和孤岛两种运行模式。当微电网孤岛运行时,由于微电网中起支撑作用的电压源型逆变器
(VSI)按照下垂特性工作,微电网电压会与大电网电压产生偏离,重并网过程中两者间的同步问题是实现微电
网运行模式无缝切换的关键。本文借鉴三相软件锁相环(SPLL)的思想,提出一种基于下垂控制的微电网并网
预同步控制策略,通过此控制策略实现微电网电压与大电网电压的同步,从而避免了并网过程的冲击电流,终
实现微电网系统由孤岛模式到并网模式的无缝切换。论文通过仿真和实验验证了控制策略的有效性。 1. 引
言 微电网是由负载和多个单体微电源组成的供电网络系统,三相逆变器是其中主要的接口单元,基于下垂
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微电网存在并网和孤岛两种运行模式。当微电网孤岛运行时,由于微电网中起支撑作用的电压源型逆变器(VSI)按照下
垂特性工作,微电网电压会与大电网电压产生偏离,重并网过程中两者间的同步问题是实现微电网运行模式无缝切换的关键。
本文借鉴三相软件锁相环(SPLL)的思想,提出一种基于下垂控制的微电网并网预同步控制策略,通过此控制策略实现微电
网电压与大电网电压的同步,从而避免了并网过程的冲击电流,终实现微电网系统由孤岛模式到并网模式的无缝切换。论文通
过仿真和实验验证了控制策略的有效性。
1. 引言引言
微电网是由负载和多个单体微电源组成的供电网络系统,三相逆变器是其中主要的接口单元,基于下垂(droop)控制策
略的微电网逆变器,输出呈现电压源的特性,能够为孤岛运行模式下的微电网提供电压和频率支撑,且易于实现微电源和负荷
的即插即用以及微电网运行模式的无缝切换,因此在国内外获得了广泛的研究和应用[1]。
微电网孤岛运行时,由于下垂控制作用,其电压会与大电网电压产生偏离,直接重合闸并网可能引起巨大的冲击电流,造
成设备损坏,所以微电网并网前,必须考虑采取一定的预同步控制措施,保证微电网电压与大电网电压的同步[2].文献[3]建立
了微电网运行模式切换时刻的数学模型,分析得出并网时刻微电网和大电网两者电压的相位差是导致并网电流冲击的主要原
因。文献[4]提出一种基于两相静止坐标系的并网预同步控制方法,但不能直接适用于基于旋转坐标系的微电网下垂控制策
略。
本文立足于d-q 旋转坐标系,提出了一种基于下垂控制的微电网并网预同步控制策略。通过此控制策略实现微电网电压对
大电网电压的相位追踪与同步,保证了微电网由孤岛运行模式到并网运行模式的无缝切换。本文在分析下垂控制策略原理的基
础上,详细介绍了并网预同步控制的实现方法,理论分析和实验结果表明此种预同步控制策略能与下垂控制中基于d-q 坐标系
的瞬时功率理论良好的结合,并且具有良好的快速性和稳定性。
本文立足于d-q 旋转坐标系,提出了一种基于下垂控制的微电网并网预同步控制策略。通过此控制策略实现微电网电压对
大电网电压的相位追踪与同步,保证了微电网由孤岛运行模式到并网运行模式的无缝切换。本文在分析下垂控制策略原理的基
础上,详细介绍了并网预同步控制的实现方法,理论分析和实验结果表明此种预同步控制策略能与下垂控制中基于d-q 坐标系
的瞬时功率理论良好的结合,并且具有良好的快速性和稳定性。
2. 下垂控制策略原理分析下垂控制策略原理分析
图1 为微电网中2 台逆变器并联运行的简化原理图。设逆变器1 的输出阻抗Zo1∠φo1 与连线阻抗Zc1∠φc1 之和为
Z1∠φZ1,逆变器2 的输出阻抗Zo2∠φo2与连线阻抗Zc2∠φc2 之和为Z2∠φZ2。每台逆变器的输出电压为Vn∠φn,输出电流为
Ion(n=1,2)。微电网母线电压为V∠0.IH 为两台逆变器之间的环流[5]。