交直流微網PCC無縫切換控制策略研究

摘要：微網有兩種典型運行模式，即并網運行模式和孤島運行模式，當兩種模式間需要切換時，為滿足負載的不間斷供電及較高的供電質量，微網與電網的公共連接點(PCC)是否能達到無縫切換已成為衡量微網系統控制策略優劣的主要指標。針對采用主從控制組網策略的交直流混合母線微網，通過深入分析微網的兩種典型運行模式間進行無縫切換所需滿足的條件，提出基于調頻調相的PCC無縫切換控制策略。實驗結果驗證了所提出無縫切換策略的準確性、快速性和可靠性。
關鍵詞：微網；無縫切換；主從控制；并網運行

1 引言
隨著分布式發電和現代電力系統的發展，微網作為一種新型的配電解決方案而被提出，它不僅能提高供電質量和可靠性，而且可以減輕能源和環境壓力，因此贏得了越來越廣泛的重視。目前，微網主要工作在并網或孤島兩種運行模式下，而不同運行模式下其內部變換器的控制方式不同，如何在兩種模式間實現無縫切換，使得微網的運行模式切換對負載及電網的擾動最小，是實現分布式能源利用率最大化的關鍵控制技術。國內外學者對單個變換器的無縫切換技術已進行了相應研究，提出了多種解決方案，但存在以下缺點和不足：并網到孤島的切換過程中或達到穩態后，其電壓波形質量均不夠理想；僅適用于單個分布式電源，未關注包含多個變換器微網的切換問題，不適用于微網中復雜的組網控制策略等，許多實際問題尚待解決。
在此針對采用主從控制組網策略的交直流混合母線微網，通過深入分析微網的兩種典型運行模式及其變換器所采用的控制方式，結合無縫切換所需滿足的條件，提出基于調頻調相的PCC無縫切換控制策略。實驗結果驗證了所提出無縫切換策略的準確性、快速性和可靠性。

2 交直流混合母線微網系統描述
圖1示出所采用的交直流混合母線微網系統結構。系統包含380 V交流母線和110 V直流母線兩條母線，交流母線上包含光伏發電、風電等分布式電源；直流母線上包含蓄電池、超級電容和汽油發電機等分布式電源，每條母線上都有敏感負載。兩條母線問通過一個能量雙向流動的三相變換器連接，用來控制交流母線與直流母線間能量的傳遞，同時通過直流儲能元件給主變換器提供穩定的直流母線電壓。PCC靜態開關是由反并聯晶閘管組成的三相開關，通過上述變換器控制，用于連通或切斷與電網間的連接。系統采用主從控制策略，如圖2所示。