微电网平滑切换中变流器的控制策略仿真研究

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1、第33卷第11期可再生能源Vol.33No.112015年11月RenewableEnergyResourcesNov.2015微电网平滑切换中变流器的控制策略仿真研究1，2，31，2，31，2，3444杨苹，许志荣，郑群儒，李鹏，郭晓斌，雷金勇（1.华南理工大学电力学院，广东广州510640；2．风电控制与并网技术国家地方联合工程实验室，广东广州511458；3．华南理工大学广东省绿色能源技术重点实验室，广东广州511458；4.南方电网科学研究院，广东广州510080）摘要：微电网系统并网与孤岛运行方式的平滑切换，是实现微电网经济、技术优势的关键，也是保证系统安全稳定运行、

2、区域内重要负荷供电质量的重要手段。文章介绍了微电网系统中微电源变流器的控制方法与控制器结构，基于PSCAD/EMTDC仿真软件建立了含光储微电网模型，研究了微电网系统中变流器的PQ控制、V/f控制及两者间的平滑切换控制策略，对微电网的并离网转换、孤岛检测进行了仿真分析。仿真结果证明，所提出的微电网变流器控制策略有效实现了微电网的平滑切换。关键词：微电网；平滑切换；变流器；控制策略中图分类号：TM615文献标志码：A文章编号：1671-5292（2015）11-1625-07DOI:10.13941/j.cnki.21-1469/tk.2015.11.0060引言过程中，保证微电

3、网的电压和频率保持在允许的随着传统能源的快速消耗及环境污染的日趋波动区间内。按国际通用微网运行标准规定，应保严峻，以分散的小容量分布式发电系统、储能系证在微电网并离网切换后，交流母线电压、频率偏[6]统、负荷及保护装置集成的微电网系统成为国内差满足ΔU≤±7%UN（额定电压），Δf≤0.1Hz。[1]~[3]外研究的热点。微电网以并网与孤岛两种运行为了减轻微电网运行模式切换过程中所引起方式之间的转换发挥了其技术性、经济性、灵活性的系统振荡，应在各微电源变流器层面上选择恰[7]优势。在运行方式切换过程中能否平滑过渡，是微当的控制策略，以实现微电网的平滑切换。为电网能否保证系统安全

4、稳定运行以及负荷供电可此，本文以光储微电网系统中的变流器为研究对[4]靠性的关键所在。象，对变流器的PQ控制及V/f控制进行设计，同微电网具有两种工作模式，即并网模式和独时也对两种控制模式间的平滑切换进行了分析，立模式。正常情况下，微电网工作于并网模式时，最后在PSCAD/EMTDC仿真平台中对所提方法进大电网向微电网系统提供电压和频率参考，微电行了建模仿真，并验证了基于该模型仿真所提出网变流器工作于PQ控制模式，微电网根据调度的针对微电网变流器的控制策略的有效性。指令，向电网输送所需功率；当电网故障时，微电1含光储微电网系统结构网快速由并网模式转换为独立运行模式，此时微含光储

5、中压微电网是将分布式光伏、负荷、储电网系统可工作于V/f控制模式或下垂控制模能元件及监控保护装置等有机融合，形成了一个式，用以维持自身电压和频率的稳定，实现系统的单一可控单元。中压微电网接入配电网电压等级稳定运行；当电网恢复正常时，微电网系统又可以一般为10kV，位置靠近负荷侧，容量相对较小；[5]由独立运行模式转入并网运行，控制非常灵活。通过静态开关在公共连接点（PCC）与上级电网相[8]微电网并离网模式的平滑切换，是指在切换连，可实现并网与孤岛运行模式的平滑转换。微收稿日期：2015-09-24。基金项目：国家高技术研究发展计划“863”计划（2014AA052001）；广

6、东省科技计划项目（2012B040303005）；广州市南沙区科技计划项目资助（2013C006）。作者简介：杨苹（1967-），女，教授，博士生导师，主要从事可再生能源分布式发电技术研究工作。通讯作者：郑群儒（1991-），男，硕士研究生，研究方向为可再生能源分布式发电技术。E-mail：15914340584@163.com·1625·可再生能源2015，33（11）电网通过就近向用户供电，减少了输电线路损耗，由图2可知，控制结构为双环结构，内环为电增强了抵御来自上级电网故障影响的能力。当上流控制，外环为功率控制；外环功率控制器通过控级电网发生故障或电能质量不能满足要求时，

7、微制变流器输出有功功率和无功功率跟踪有功、无电网切换到孤岛模式下运行，保证自身安全稳定功指令值，实现系统的并网功率控制；内环电流控[9]，[10]运行。制器则通过对有功电流和无功电流的反馈控制，典型的含光储中压微电网拓扑结构如图1所实现电流的无差控制。示。光伏就地接入负荷附近，并通过联络线路与储2.2V/f控制器结构能电池共同接至微电网公共母线，微电网公共母在离网运行模式下，为了保证系统电压和频线通过静态开关在公共连接点（PCC）与配电网进率的稳定控制，可采用V/f控制方法和下垂控制[11]