交直流微網(wǎng)PCC無(wú)縫切換控制策略研究

3 微網(wǎng)運行模式間的無(wú)縫切換條件分析
微網(wǎng)在并網(wǎng)與孤島運行模式間相互切換時(shí)，由于主變換器在電壓源與電流源模式間的切換會(huì )存在一個(gè)暫態(tài)過(guò)渡過(guò)程，嚴重時(shí)將影響微網(wǎng)內部負載供電，甚至波及電網(wǎng)。圖4示出微網(wǎng)與電網(wǎng)間切換時(shí)刻的等效電路框圖。由此可知，切換過(guò)程中加在微網(wǎng)與電網(wǎng)間線(xiàn)路阻抗Zg五上的電壓為：
△u=Eosin(ω1t+φ1)-Egsin(ω2t) (1)
微網(wǎng)流向電網(wǎng)的電流為：
ig=(uo-ug)／Zg=(Eosinθ1-Egsinθ)／Zg (2)
式中：uo為微網(wǎng)內部由主變換器控制的微網(wǎng)交流母線(xiàn)電壓，uo=Eosin(ω1t+φ1)；ug為電網(wǎng)電壓，ug=Egsin(ω2t)。

由式(1)，(2)可見(jiàn)，不考慮Zg的變化，ig的大小由微網(wǎng)與電網(wǎng)間電壓的幅值和相位差決定。
當兩個(gè)電壓幅值相差1／1 000單位電壓時(shí)，有：
ig=0．001Eg／Zg (3)
當兩個(gè)電壓相位相差1／1 000整周期360°相位時(shí)，有：
ig=Egsin(0．36°)／Zg=0．006 3Eg／Zg (4)
由式(3)，(4)可見(jiàn)，即使相差同樣的倍數，相位差所引起的沖擊電流是幅值差所引起沖擊電流的6．3倍。因此，微網(wǎng)切換過(guò)程中相位的精確控制至關(guān)重要。要達到微網(wǎng)運行模式的無(wú)縫切換，微網(wǎng)的電壓幅值和相位要嚴格控制為與電網(wǎng)電壓相同，特別是相位的一致性。只有達到無(wú)縫切換，才能保證本地負載和電網(wǎng)運行的穩定。
通常，在達到正常并網(wǎng)要求條件時(shí)微網(wǎng)與電網(wǎng)的幅值和頻率差別不大，但相位可能差距很大，將會(huì )對負載和電網(wǎng)的正常運行產(chǎn)生不利影響。

4 微網(wǎng)PCC無(wú)縫切換控制策略
根據上述分析，在此提出基于調頻調相的微網(wǎng)PCC無(wú)縫切換控制策略。主逆變器在并網(wǎng)前采用電壓源模式控制，當需要并網(wǎng)時(shí)，首先將輸出電壓頻率和相位調整為與電網(wǎng)一致，然后進(jìn)行并網(wǎng)，同時(shí)變?yōu)殡娏髟茨Ｊ娇刂啤?br /> 該控制策略可使主從控制的微網(wǎng)相位和頻率快速跟蹤電網(wǎng)并進(jìn)行并網(wǎng)，但其局限性在于微網(wǎng)的主逆變器需要實(shí)時(shí)檢測電網(wǎng)電壓，同時(shí)進(jìn)行控制模式切換，算法較為復雜。如果頻率和相位調整較快，電壓波形畸變也較為明顯，需要設計合理的調節步長(cháng)和時(shí)間來(lái)減小畸變。

主逆變器并網(wǎng)控制框圖如圖5所示。當要求并網(wǎng)時(shí)，主逆變器的相位參考逐步調整為對電網(wǎng)PLL鎖相后的相位，當判斷逆變器輸出相位與電網(wǎng)相位變化基本一致后，可以并網(wǎng)。這種調節算法可達到相位和頻率同時(shí)調節的功能。

5 實(shí)驗驗證
基于所提出的調頻調相的PCC無(wú)縫切換控制策略進(jìn)行了實(shí)驗驗證，實(shí)驗系統如圖6所示。