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近年來，伴隨著微電網(wǎng)的快速發(fā)展，逆變器作為微電網(wǎng)中重要的電力電子變換器，其控制方法對微電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行具有重要意義。一個穩(wěn)定的微電網(wǎng)系統(tǒng)不僅要求其能夠在并網(wǎng)（Grid-Connected, GC）模式和孤島（Stand-Alone, SA）模式下穩(wěn)定運行，而且其需要保證能夠在兩種模式間實現(xiàn)無縫切換，從而確保系統(tǒng)內(nèi)關鍵負載的供電質(zhì)量。

目前，多逆變器協(xié)調(diào)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(wǎng)系統(tǒng)規(guī)模較大，分布式發(fā)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(tǒng)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(wǎng)模式與孤島模式間的無縫切換策略，學者們已經(jīng)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(jié)合，使得系統(tǒng)可以在電網(wǎng)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(wǎng)模式下，并網(wǎng)電流外環(huán)與孤島控制結(jié)構(gòu)相結(jié)合，形成了一個利于模式切換的復合控制結(jié)構(gòu)。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(nèi)的供電質(zhì)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(wǎng)模式下，并網(wǎng)電流環(huán)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(tǒng)額定功率大且其中遠距離設備供電電壓質(zhì)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(wǎng)發(fā)生波動時，并網(wǎng)電流和電容電壓中均會存在諧波擾動，此時系統(tǒng)內(nèi)的供電質(zhì)量必然會受到一定程度的影響。

當電網(wǎng)恢復后，首先應對并網(wǎng)開關兩側(cè)的電壓進行預同步控制?，F(xiàn)有預同步控制策略大多依賴遠程通信線獲取電網(wǎng)電壓信息，逆變器據(jù)此來調(diào)節(jié)自身輸出電壓使其與電網(wǎng)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(wǎng)系統(tǒng)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(shù)學報》上撰文，提出一種具有高電能質(zhì)量且無需遠程通信線的微電網(wǎng)平滑切換控制策略。

圖1 實驗平臺（結(jié)構(gòu)）

圖2 實驗平臺（實物）

微電網(wǎng)主要由多臺并聯(lián)分布式發(fā)電單元和一臺預同步單元構(gòu)成，針對分布式發(fā)電單元中的接口逆變器提出一種統(tǒng)一并網(wǎng)電流控制結(jié)構(gòu)，具有如下優(yōu)點：

①無需孤島檢測便能實現(xiàn)逆變器并網(wǎng)運行狀態(tài)電流控制模式和孤島運行狀態(tài)電壓控制模式的自動切換，以確保負載供電質(zhì)量；

②所提統(tǒng)一并網(wǎng)電流控制結(jié)構(gòu)能有效抑制并網(wǎng)電流與電容電壓中的諧波；

③當電網(wǎng)頻率發(fā)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(wǎng)運行狀態(tài)無需鎖相環(huán)或鎖頻環(huán)即可實現(xiàn)與電網(wǎng)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(xiàn)微電網(wǎng)電壓與電網(wǎng)電壓的預同步控制，減小孤島運行狀態(tài)轉(zhuǎn)為并網(wǎng)運行狀態(tài)時的沖擊電流。研究人員最后對控制參數(shù)進行優(yōu)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(jié)果表明，所提策略可以實現(xiàn)微電網(wǎng)中并聯(lián)逆變器在并網(wǎng)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(zhì)量。

本文編自2022年第10期《電工技術(shù)學報》，論文標題為“無通信高電能質(zhì)量的微電網(wǎng)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(chuàng)新啟動基金和四川大學專職博士后研發(fā)基金的支持。