交直流微網PCC無縫切換控制策略研究

3 微網運行模式間的無縫切換條件分析
微網在并網與孤島運行模式間相互切換時，由于主變換器在電壓源與電流源模式間的切換會存在一個暫態過渡過程，嚴重時將影響微網內部負載供電，甚至波及電網。圖4示出微網與電網間切換時刻的等效電路框圖。由此可知，切換過程中加在微網與電網間線路阻抗Zg五上的電壓為：
△u=Eosin(ω1t+φ1)-Egsin(ω2t) (1)
微網流向電網的電流為：
ig=(uo-ug)／Zg=(Eosinθ1-Egsinθ)／Zg (2)
式中：uo為微網內部由主變換器控制的微網交流母線電壓，uo=Eosin(ω1t+φ1)；ug為電網電壓，ug=Egsin(ω2t)。

由式(1)，(2)可見，不考慮Zg的變化，ig的大小由微網與電網間電壓的幅值和相位差決定。
當兩個電壓幅值相差1／1 000單位電壓時，有：
ig=0．001Eg／Zg (3)
當兩個電壓相位相差1／1 000整周期360°相位時，有：
ig=Egsin(0．36°)／Zg=0．006 3Eg／Zg (4)
由式(3)，(4)可見，即使相差同樣的倍數，相位差所引起的沖擊電流是幅值差所引起沖擊電流的6．3倍。因此，微網切換過程中相位的精確控制至關重要。要達到微網運行模式的無縫切換，微網的電壓幅值和相位要嚴格控制為與電網電壓相同，特別是相位的一致性。只有達到無縫切換，才能保證本地負載和電網運行的穩定。
通常，在達到正常并網要求條件時微網與電網的幅值和頻率差別不大，但相位可能差距很大，將會對負載和電網的正常運行產生不利影響。

4 微網PCC無縫切換控制策略
根據上述分析，在此提出基于調頻調相的微網PCC無縫切換控制策略。主逆變器在并網前采用電壓源模式控制，當需要并網時，首先將輸出電壓頻率和相位調整為與電網一致，然后進行并網，同時變為電流源模式控制。
該控制策略可使主從控制的微網相位和頻率快速跟蹤電網并進行并網，但其局限性在于微網的主逆變器需要實時檢測電網電壓，同時進行控制模式切換，算法較為復雜。如果頻率和相位調整較快，電壓波形畸變也較為明顯，需要設計合理的調節步長和時間來減小畸變。

主逆變器并網控制框圖如圖5所示。當要求并網時，主逆變器的相位參考逐步調整為對電網PLL鎖相后的相位，當判斷逆變器輸出相位與電網相位變化基本一致后，可以并網。這種調節算法可達到相位和頻率同時調節的功能。

5 實驗驗證
基于所提出的調頻調相的PCC無縫切換控制策略進行了實驗驗證，實驗系統如圖6所示。