基于微網(wǎng)主從結(jié)構(gòu)的平滑切換控制策略_圖文

1、 168 電 工 技 術(shù) 學 報 2014 年 2 月 器改變自身輸出功率大小維持系統(tǒng)功率平衡。 仿真和實驗結(jié)果表明，當微網(wǎng)孤島運行時，微 網(wǎng)主控逆變器可以維持微網(wǎng)電壓穩(wěn)定；當系統(tǒng)功率 變化時，主控逆變器調(diào)整自身的輸出功率來維持微 網(wǎng)系統(tǒng)的功率平衡。 4.2 并網(wǎng)預同步 圖 10 給出并網(wǎng)預同步實驗波形。其中， Set 為 預同步控制信號，當 Set 從 0 變化到 1 時，啟動預 同步；DF 為并網(wǎng)控制開關(guān)信號，當 DF 從 1 變化為 0 時，靜態(tài)開關(guān)閉合，系統(tǒng)完成并網(wǎng)控制。 控制器沒有采用狀態(tài)跟隨優(yōu)化，從圖中可以看出， 三相輸出電壓在孤島轉(zhuǎn)并網(wǎng)切換時出現(xiàn)了畸變，這 主要是由于不同控制器切

2、換過程中控制輸出狀態(tài)變 量發(fā)生突變，經(jīng)過 10ms 后系統(tǒng)電壓恢復穩(wěn)定。 圖 12 孤島轉(zhuǎn)并網(wǎng)的實驗波形（改進控制器前） Experimental waveforms from island to Fig.12 grid-connected mode (before improving controller 圖 13 給出改變控制器結(jié)構(gòu)后系統(tǒng)孤島轉(zhuǎn)并網(wǎng) 模式切換時的實驗波形，從圖 13 中可以看出，通過 控制器的狀態(tài)跟隨控制，可保證控制器在狀態(tài)切換 圖 10 Fig.10 并網(wǎng)預同步實驗波形 過程中輸出連續(xù)變化，微網(wǎng)的三相輸出電壓及三相 輸出電流波形均可實現(xiàn)平滑過渡。 Experimental

3、 waveforms of pre-synchronization 從實驗結(jié)果可以看出，當微網(wǎng)主控逆變器接收 到微網(wǎng)中央控制器發(fā)出的并網(wǎng)預同步信號后，啟動 預同步程序，微網(wǎng)鎖相角開始逐步追蹤電網(wǎng)相位。 當二者實現(xiàn)同步時，將并網(wǎng)控制信號 DF 置 0 ，開始 并網(wǎng)運行。 4.3 孤島轉(zhuǎn)并網(wǎng)模式 圖 11 給出孤島轉(zhuǎn)并網(wǎng)模式切換時仿真波形， 當 系統(tǒng)從孤島轉(zhuǎn)為并網(wǎng)控制狀態(tài)過程中，微網(wǎng)輸出電 壓保持平滑過渡；在轉(zhuǎn)入并網(wǎng)模式運行后，微網(wǎng)內(nèi) 部功率由公共電網(wǎng)進行平衡，主逆變器為恒功率控 制，由吸收 10kW 功率變?yōu)檩敵?10kW 恒定功率。 （ a ）三相輸出電壓 （ b ）三相輸出電流 圖 13 孤

4、島轉(zhuǎn)并網(wǎng)模式實驗波形（改進控制器后） Experimental waveforms from island to Fig.13 grid-connected mode (after improving controller 4.4 并網(wǎng)轉(zhuǎn)孤島模式 圖 14 給出并網(wǎng)轉(zhuǎn)孤島模式切換時仿真波形， 在 轉(zhuǎn)換過程中輸出電壓的頻率和相位變化平滑；并網(wǎng) 時電網(wǎng)吸收的 20kW 功率，在孤島時由主逆變器吸 圖 11 Fig.11 孤島轉(zhuǎn)并網(wǎng)模式切換仿真波形 收，主逆變器實現(xiàn)系統(tǒng)功率平衡控制。 圖 15 給出改變控制器前的并網(wǎng)轉(zhuǎn)孤島模式切 換實驗波形，三相輸出電壓在并網(wǎng)轉(zhuǎn)孤島切換時出 現(xiàn)畸變，大概經(jīng)過 1 個

5、工頻周期電壓恢復正常。 Simulation waveforms of mode switching from island to grid-connected mode 圖 12 給出孤島轉(zhuǎn)并網(wǎng)模式切換實驗波形， 此時 第 29 卷第 2 期 陳 新等 基于微網(wǎng)主從結(jié)構(gòu)的平滑切換控制策略 169 5 結(jié)論 針對微網(wǎng)在運行模式切換過程中的平滑過渡問 題，本文首先從控制器切換方式的改進和微網(wǎng)鎖相 環(huán)結(jié)構(gòu)方面給出解決方案；然后在 Matlab/Simulink 環(huán)境下搭建了微網(wǎng)主從控制模型進行仿真驗證；最 終，基于 F28335 搭建實驗平臺進行實驗驗證，并 得出如下結(jié)論： （ 1）微網(wǎng)主控逆變器

6、可實現(xiàn)能量的雙向流動， 維持微網(wǎng)系統(tǒng)的功率平衡。 圖 14 Fig.14 并網(wǎng)轉(zhuǎn)孤島模式切換仿真波形 （ 2 ）控制器切換方式的改進實現(xiàn)了微網(wǎng)并網(wǎng)轉(zhuǎn) 孤島模式的平滑切換。 （ 3）并網(wǎng)預同步算法保證微網(wǎng)在重新并網(wǎng)前， 實現(xiàn)與電網(wǎng)電壓的同步，避免了并網(wǎng)瞬間沖擊電流 的產(chǎn)生。 （ 4）在模式切換過程中，文中給出的新型軟件 鎖相環(huán)動態(tài)響應快且可以實現(xiàn)相位平滑無縫切換。 參考文獻 Simulation waveforms of mode switching from grid-connected to island mode 圖 15 Fig.15 并網(wǎng)轉(zhuǎn)孤島的實驗波形（改進控制器前） Experim

7、ental waveforms from grid-connected to island mode(before improving controller 1 鄭漳華 , 艾芊 . 微電網(wǎng)的研究現(xiàn)狀及在我國的應用 前景 J. 電網(wǎng)技術(shù) , 2008, 32(16: 27-31. Zheng Zhanghua, Ai Qian. Present situation of research on microgrid and its application prospects in ChinaJ. Power System Technology, 2008, 32(16: 27-31. 圖 16

8、給出改變控制器結(jié)構(gòu)后并網(wǎng)轉(zhuǎn)孤島模式 切換實驗波形，在模式的切換過程中，鎖相角沒有 出現(xiàn)突變，三相輸出電壓及三相輸出電流波形實現(xiàn) 平滑無縫過渡。 2 3 Markvart T. Microgrids-power systems for the 21st centuryJ. Refocus, 2006, 7(4: 44-48. Katirael F, Iravani M R, Lehn P W. Micro-grid autonomous operation during and subsequent to islanding processJ. IEEE Transactions on Powe

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