[发明专利]一种微电网逆变器的无缝切换控制策略

说明书

本发明涉及逆变器控制技术领域，公开了一种微电网逆变器的无缝切换控制策略，该逆变器结构包括光伏阵列、DC‑DC升压电路、单相全桥拓扑结构、LC/LCL可变滤波器、负载、抗饱和虚拟惯性模块、电压加权控制模块、SPWM调制模块，在微电网逆变器进入并网运行时，对电流控制环加入电压加权控制；当系统发生故障使得微电网运行在孤岛模式时，引入抗饱和虚拟惯性模块来给控制器增加阻尼。本发明克服了逆变器运行在孤岛模式下不具备成网能力的缺点，还避免了逆变器在脱网过程中，误差大幅波动造成的网侧电压超调的现象；还缓解电流型独立运行阶段的暂态电流冲击，在不增加控制器复杂度的前提下实现控制模式无缝切换。

技术领域

本发明涉及逆变器控制技术领域，具体涉及一种微电网逆变器的无缝切换控制策略。

背景技术

微电网是在分布式发电基础上形成的一种新型供电方式，可以连接主电网并网运行，也可以脱离主电网孤岛运行，两种方式是为了能使逆变器更安全可靠的为系统负荷供电。我国光伏微电网的主要特征为“小微电网、大市场”。当光伏阵列产生的电能充足时，系统并网运行，在该模式下系统既能够保证本地负载的正常工作，又可以将逆变器输出的多余电能输送至电网，可充分提高能源的利用率；当发生电网故障或者停电的情况下，系统切换至孤岛模式，独立地给本地负载供电。

在正常的工业生产中，为了保证对敏感、重要的负载提供持续、不间断的交流电，在很多情况下系统需要改变工作模式，在两种模式的切换过程中，逆变系统以及电网设备的相关环节可能出现较大的电压、电流冲击，这对电网、负载和逆变器都极为不利。这就要求控制系统必须准确、快速地实现两种控制方式的转换，保证切换时刻，本地负载电压突变尽可能要小，以减少其(特别是敏感性负载)损害，同时并网电流要控制得当，以免过电流对电网设备造成影响。因此，本发明提出一种抗饱和虚拟惯性的微电网逆变器电压加权控制策略，来完成微电网逆变器运行模式间的无缝切换。

发明内容

发明目的：针对现有技术中微电网切换过程容易失稳的问题，本发明提供一种微电网逆变器的无缝切换控制策略，在微电网逆变器进入并网运行时，对电流控制环加入电压加权控制以缓解切换过程中的瞬态电流冲击；当系统发生故障使得微电网运行在孤岛模式时，引入抗饱和虚拟惯性模块来给控制器增加阻尼，防止电流瞬间剧烈变化损坏器件。

技术方案：本发明提供了一种微电网逆变器的无缝切换控制策略，所述逆变器结构包括依次相连的光伏阵列PV、DC-DC升压电路、单相全桥拓扑、LC/LCL可变滤波器以及负载，还包括双模式无缝切换控制模块，所述双模式无缝切换控制模块电压加权控制模块、抗饱和虚拟惯性模块，在双模式无缝切换控制模块的控制下产生的SPWM开关函数驱动单相全桥拓扑的功率开关器件运作，使得直流电压V_dc对电感进行充放电，经滤波后在负载侧输出交流电；孤岛运行模式采用负载侧电容电压独立控制；并网运行模式采用进网电流并网控制，所述控制方法如下：

电压型独立控制阶段：所述微电网逆变器运行在孤岛模式，连接至本地负载，电压给定按照需求给定，微电网逆变器工作在并网模式时，判断输出电压、相位、频率满足并网要求后，驱动双向晶闸管使得LC/LCL可变滤波器中的S1关断，S2导通进入并网运行；

由于控制模式优先切换完成，系统进入暂态电流型独立控制阶段，电流环控制受到电压加权控制模块的电压加权K·H_c(s)作用后输出控制力；

待暂态结束后，逆变器进入电流型并网控制阶段，逆变器输出电压u_c受到钳位后等于电网电压u_g，通过进网电流i_g计算用户所需功率，进一步给定电流频率f^*与峰值经过误差计算与所述抗饱和虚拟惯性模块后合成电流进网电流参考值进行电流型并网控制。

进一步地，所述LC/LCL可变滤波器设计包含如下步骤：