[发明专利]光储交直流微网中的并离网无缝切换策略

说明书

技术领域

本发明涉及微网中并/离网切换策略，属于微网新能源能量管理领域。

背景技术

国家大力发展新能源，因此分布式新能源的研究与应用具有广阔的前景。而将新能源能量转化为电力是人类利用新能源的典型途径，因此光伏发电的研究一直被关注。随着分布式能源渗透率的提高与大功率储能的应用，交直流微网技术得到发展。交直流微网相比传统配电网，其在交流母线的基础上，通过电力电子装置专设直流母线，使得光伏、储能、电动汽车等新型源荷更方便地接入电网。供电可靠性要求光储交直流微网供电方案希望光储供电系统在大电网发生故障时不再是停止运行而是拥有一定的独立供电的能力。因此光储交直流微网具有并网工作模式与离网工作模式。而传统并网模式与离网模式间的切换会引起冲击，导致交直流母线电压波动。如何实现交直流微网并离网无缝切换是亟待解决的问题。

并网运行时并网开关指令为1时，此时电压外环处于开环状态，因为双向直流变换器以及双向逆变器电压外环采用传统PI调节器，其输出达到饱和；当系统转向离网运行时，PI调节器输出其动态调节时间较长，超调量也较大，所以内环电流标准值发生波动，从而影响交直流母线电压的稳定。

发明内容

发明目的：为解决传统PI控制进行方式切换存在的问题，本文提出一种改进型的电压调节器，应用于双向直流变换器电压环和双向逆变器，在并/离网模式切换时，通过重置电压外环的输出值，从而减小各电压环输出超调量和调节时间。

技术方案：本发明提出了一种光储交直流微网中的并/离网无缝切换方法，在光储交直流微网系统并/离网模式切换时，采用改进的电压外环调节器重置电压外环的输出值，根据切换前后的两种状态的内环参考值的差值判断电压环在离网到并网过程或并网到离网过程需要补偿，整定补偿值使电压环输出值与切换后稳态输出值相等。

进一步的，系统孤岛运行时，系统交流母线以角频率ω_n运行，当系统将要并网且逆变器的输出电压与大电网存在相位差时，进行预同步，交流母线以角频率ωn+Δω运行：

Δω＝K_p*(θ_g-θ_inv)

其中，Δω为时变变量，K_p为比例系数，θ_g交流母线电压相位角，θ_inv为逆变输出电压相位角；当逆变器的输出电压与大电网相位相差值小于阈值时，系统进行并网操作，逆变器的输出电压以相位角θ_g运行，光储交直流微网系统再进行并离网的切换。

进一步的，在状态切换器输出值之后增加限幅器以保证预同步过程中频率处于一定的范围内。

进一步的，电压外环调节器包括上半部分电流环和下半部分电压环，开关指令Ctrl为1时，上半部分闭环传递函数看成1，闭环输出和输入近似看成相等，下半部分闭环传递函数看成0，输出为0；开关指令Ctrl为0时，上半部分输出为0，下半部分直接看成是PI控制，两者相加后输出仍然为PI控制。

进一步的，上半部分闭环传递函数为下半部分闭环传递函数为传递函数中的k为放大系数，k_p、k_i为PI控制器的比例系数和微分系数。

进一步的，设i_c^*是通过计算进行提前设定的补偿量，当ctrl信号为1时，即系统工作在并网模式，改进电压环输出值i_dref为：

其中为并网时的电流参考值

当ctrl信号为0时，即系统工作在离网模式，改进电压环输出值i_dref为：

其中，K_p、K_i为PI控制的比例系数和微分系数，U_ref为输入的参考电压，U为输出电压；当ctrl信号从1切换到0瞬间，系统从并网模式切换到离网模式，改进电压环输出值i_dref为：