- 頭條四川大學科研人員提出無通信高電能質量的微電網平滑切換控制策略2022-10-26 作者：郭慧珠、孟鑫 等 | 來源：《電工技術學報》 | 點擊率：導語四川大學電氣工程學院、西安交通大學電氣工程學院的研究人員郭慧珠、孟鑫、賀明智、劉雪山、劉進軍，在2022年第10期《電工技術學報》上撰文，提出一種具有高電能質量且無需遠程通信線的微電網平滑切換控制策略。
近年來，伴隨著微電網的快速發展，逆變器作為微電網中重要的電力電子變換器，其控制方法對微電網系統的穩定運行具有重要意義。一個穩定的微電網系統不僅要求其能夠在并網（Grid-Connected, GC）模式和孤島（Stand-Alone, SA）模式下穩定運行，而且其需要保證能夠在兩種模式間實現無縫切換，從而確保系統內關鍵負載的供電質量。
目前，多逆變器協調控制策略主要分為集中控制和分布控制兩類。其中集中控制需要中央控制器和遠程通信線，當微電網系統規模較大，分布式發電（Distributed Generation, DG）單元分布較分散時，遠程通信線會大幅增加建設成本并降低系統的可靠性，因此無通信線的分布控制是目前研究的重點。
分布控制主要包括主從控制與對等控制。對于主從控制中主逆變器在并網模式與孤島模式間的無縫切換策略，學者們已經做了諸多研究。有學者提出了一種應用于光伏-電池儲能的控制策略，其將電流控制與電壓控制相結合，使得系統可以在電網故障時平滑地切換到孤島模式運行。但是在兩種不同的控制器間切換可能會使切換受到勵磁涌流和畸變電壓的影響。
鑒于此，有學者提出一種基于觀測器的無傳感電容電流控制策略，在并網模式下，并網電流外環與孤島控制結構相結合，形成了一個利于模式切換的復合控制結構。然而，電容電壓的參考值選取依賴于孤島檢測，在檢測時間內的供電質量無法得到保證。
對此，一種間接電流控制策略成為研究熱點，即在并網模式下，并網電流環作用將逆變器控制為一個電流源；而在孤島模式中，其會自動飽和切換為電壓控制。但是這種方法對主逆變器可靠性要求高，整個系統額定功率大且其中遠距離設備供電電壓質量較差。對等控制作為另一種無需通信的控制方法，同樣存在諸多問題。例如，當電網發生波動時，并網電流和電容電壓中均會存在諧波擾動，此時系統內的供電質量必然會受到一定程度的影響。
當電網恢復后，首先應對并網開關兩側的電壓進行預同步控制。現有預同步控制策略大多依賴遠程通信線獲取電網電壓信息，逆變器據此來調節自身輸出電壓使其與電網電壓一致。但實際上，DG單元通常分布較為分散，這大大增加了微電網系統的建設成本與難度。
四川大學電氣工程學院、西安交通大學電氣工程學院的研究人員郭慧珠、孟鑫、賀明智、劉雪山、劉進軍，在2022年第10期《電工技術學報》上撰文，提出一種具有高電能質量且無需遠程通信線的微電網平滑切換控制策略。
圖1 實驗平臺（結構）
圖2 實驗平臺（實物）
微電網主要由多臺并聯分布式發電單元和一臺預同步單元構成，針對分布式發電單元中的接口逆變器提出一種統一并網電流控制結構，具有如下優點：
①無需孤島檢測便能實現逆變器并網運行狀態電流控制模式和孤島運行狀態電壓控制模式的自動切換，以確保負載供電質量；
②所提統一并網電流控制結構能有效抑制并網電流與電容電壓中的諧波；
③當電網頻率發生波動時，逆變器仍能按照指令值輸出相應的有功及無功功率，并且在并網運行狀態無需鎖相環或鎖頻環即可實現與電網同步。
此外，他們所提出的預同步單元能夠在不依賴遠程通信線的情況下實現微電網電壓與電網電壓的預同步控制，減小孤島運行狀態轉為并網運行狀態時的沖擊電流。研究人員最后對控制參數進行優化設計，并通過實驗驗證所提控制策略的有效性和可行性。實驗結果表明，所提策略可以實現微電網中并聯逆變器在并網模式與孤島模式間的平滑切換，且能夠保證關鍵負載的供電質量。
本文編自2022年第10期《電工技術學報》，論文標題為“無通信高電能質量的微電網平滑切換控制策略”。本課題得到了四川大學博士后交叉學科創新啟動基金和四川大學專職博士后研發基金的支持。
