一种适用于微电网的分层同步控制方法

摘要

本发明公开了一种适用于微电网的分层同步控制方法，微电网采用基于傅里叶变换的双扰动同步控制策略进行同步并网。微电网运行在孤岛或并网模式时，利用SFR-PLL对微电网公共连接点频率及电压幅值进行检测，并利用恢复控制环路中的PI控制器实现微电网PCC点频率及电压幅值对目标频率及电压幅值的无差跟踪。当微电网由孤岛向并网模式转换时，在微电网二层控制中添加频率校正，相位与电压幅值扰动控制，对并网开关两侧的电压差进行傅里叶变换，并采用扰动观察法，使其两侧电压的相位及电压幅值达到同步，抑制由闭合并网开关对微电网造成的电流冲击，实现模式转换过程的无缝切换，增强过渡过程的平稳性，为大规模可再生能源系统并网提供借鉴。

主权项

一种适用于微电网的分层同步控制方法，所述微电网具有层级结构，所述层级结构包括进行功率设置用于控制有功功率及无功功率的主控层、用于微电网运行及模式切换控制的二级控制环路、以及用于VSIs的电压、电流环、有功/无功功率的下垂控制的三级控制层，其特征在于，其包括以下步骤：步骤1、所述微电网运行在孤岛或并网模式时，利用二级控制环路中的SFR‑PLL对微电网PCC点频率及电压幅值进行检测，获取PCC点实际频率值ω_g及电压幅值E_g，并利用二级控制环路中的PI控制器实现微电网PCC点频率及电压幅值对电网的无差跟踪；步骤2、当所述微电网由孤岛向并网模式转换时，先通过所述PI控制器产生一同步控制环输出频率增量△ω_s，对微电网侧频率进行调节，实现微电网侧频率与电网侧频率无静差：$\left\{\begin{array}{c}{{\omega }^{*}}_{\mathrm{ref}}={\omega }^{*}+{\mathrm{\Delta \omega }}_s=G_s\left(s\right)({\omega }_{t\arg e}-{\omega }_g)+{\mathrm{\Delta \omega }}_s\\ {E^{*}}_{\mathrm{ref}}=E^{*}=G_E\left(s\right)(E_{t\arg \mathrm{et}}-E_g)\end{array}\right.---\left(1\right)$其中，ω^*_ref和E^*_ref分别为逆变器输出频率和电压幅值给定值，ω^*与E^*分别为逆变器空载时输出频率和电压幅值参考值，G_ω(s)与G_E(s)分别为频率与电压幅值控制传递函数，ω_target与E_target分别为微电网PCC点频率及电压幅值目标值；再通过在二级控制环路中加入相位修正量△θ及电压幅值修正量△E，减少甚至消除并网前并网开关两侧基波电压的相位及电压幅值差，实现转换过程的无缝切换：$\left\{\begin{array}{c}{{\omega }^{*}}_{\mathrm{ref}}=G_{\omega }\left(s\right)({\omega }_{t\arg \mathrm{et}}+\mathrm{\Delta \omega }-{\omega }_g)+{\mathrm{\Delta \omega }}_s\\ \mathrm{\Delta \theta }=\int \mathrm{\Delta \omega dt}\\ {E^{*}}_{\mathrm{ref}}=G_E\left(s\right)(E_{t\arg \mathrm{et}}+\mathrm{\Delta E}-E_g)\end{array}\right.---\left(2\right)$步骤3、通过二级控制环路对电压进行采样，将微电网侧及电网侧的采样电压进行傅里叶分析；步骤4、通过扰动观察法对△θ和△E分别进行最小值搜索，以调整二级控制环路中的△θ和△E，使微电网PCC点相位及电压幅值与电网同步。