[发明专利]基于改进感性下垂控制的光伏微网系统离并网无缝切换系统

权利要求书

1.基于改进感性下垂控制的光伏微网系统离并网无缝切换系统，其特征在于，它包括控制系统、离网控制系统和并网控制系统，

控制系统，用于实时监测离网控制系统中逆变器输出电压和并网控制系统中电网电压，当检测到电网发生故障且短时间内无法恢复时，控制静态开关断开，使光伏微网系统在离网控制系统的控制下工作，当逆变器输出电压的过零点与电网电压的过零点重合时，闭合静态开关，使光伏微网系统在并网控制系统的控制下工作，实现离并网无缝切换；

并网控制系统(4)，用于将电网输出电压v_grid经过锁频环控制生成电网相位θ_grid，并采集光伏侧的电流I_PVn和电压V_PVn经由MPPT控制器生成光伏侧的参考电压V_PVrefn，光伏侧的参考电压V_PVrefn同电网相位θ_grid一起输入到电流型控制器进行处理，生成全桥逆变电路的驱动信号，驱动光伏微网系统为负载供电并将多余能量馈送至电网；

离网控制系统包括逆变器输出有功功率稳定模块(1)，电压控制模块(2)和电流控制模块(3)，

逆变器输出有功功率稳定模块(1)，用于将采集的逆变器输出电压v_acn经过锁频环FLL生成逆变器输出电压参考相位θ_refn，同时生成的角频率ω_n送入到改进的感性下垂方程中得到光伏侧参考功率V_PVrefn，与光伏输入电流I_PVn做除法得到光伏侧的参考电压V_PVrefn送入到电流控制模块(3)中，以维持光伏侧输入功率与逆变器输出侧负载功率平衡；

电压控制模块(2)，用于采集逆变器输出电压v_acn和电流i_acn经过功率计算得到无功功率Q_n，该无功功率Q_n经过无功感性下垂控制器进行无功控制，生成参考幅值V_refn，该参考幅值V_refn乘以所述参考相位的正弦函数sin(θ_refn)得到交流参考电压v_acrefn，用该交流参考电压v_acrefn减去逆变器输出电压v_acn得到值送入输出电压PI控制器中，该控制器输出的值送入电流控制模块(3)中；

电流控制模块(3)，用于对光伏侧的参考电压V_PVrefn和控制器输出的值进行控制，生成全桥逆变电路的驱动信号，来驱动逆变器的开关管工作，从而稳定直流母线电压并输出正弦交流电压；

电流型控制器的控制过程为：

用光伏侧的参考电压V_PVrefn减去采集的光伏电压V_PVn送入到光伏电压PI控制器中得到内环电流幅值参考，并乘以电网相位θ_grid得到逆变器输出参考电流i_Lrefn，该参考电流i_Lrefn减去采集的逆变器输出侧电感电流i_Ln得到值经过内环PR控制器调节，生成全桥逆变电路的驱动信号，驱动光伏微网系统为负载供电并将多余能量馈送至电网；

电流控制模块(3)，用于对光伏侧的参考电压V_PVrefn和控制器输出的值进行控制，生成全桥逆变电路的驱动信号，具体过程为：

用光伏侧的参考电压V_PVrefn减去采集的光伏侧电压V_PVn得到的值送入光伏电压PI控制器中，光伏电压PI控制器的输出乘以所述参考相位的正弦函数sin(θ_refn)得到值与电压控制模块(2)中输出电压PI控制器的输出进行叠加得到逆变器输出参考电流i_Lrefn，该参考电流i_Lrefn减去采集的逆变器输出侧电感电流i_Ln得到值经过内环PR控制器调节，生成全桥逆变电路的驱动信号；

改进的感性下垂方程为：

式中，P_n＝P_PVrefn，P_on为额定有功功率，为改进的有功下垂方程控制系数，ω_n为角频率，ω_on为额定角频率；

无功感性下垂控制器的控制公式为：

V_n＝V_on-k_qn(Q_n-Q_on) 公式2，

式中，V_n＝V_refn，V_on为额定无功功率，k_qn为改进的无功下垂方程控制系数，Q_n为无功功率，Q_on为额定无功功率。