1.一种基于电流跟踪算法的微电网平滑切换控制的方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)对主控单元逆变器进行建模:当微电网采用主从控制结构时,为保证系统的稳定运行,需要确定一个分布式电源作为主控制单元,储能单元由于其可控性,可作为主控单元的最佳选择,选取储能单元作为主控单元,对主控单元的三相全桥电压型逆变器电路进行建模,逆变器采用LC输出滤波,选取通过滤波电感的电流iLn(n=a,b,c)和滤波电容上的电压un(n=a,b,c)为状态变量,可列状态方程如公式(1)、公式(2)所示:其中,r为滤波电感的寄生电阻,Lf为滤波电感值,Cf为滤波电容值,usn(n=a,b,c)为交流侧输出电压,in(n=a,b,c)为逆变器输出电流,在abc三相自然坐标系下,abc三相正弦交流信号虽然没有相互耦合关系,但变量较多,所需控制器个数较多,设计相对复杂,且交流信号的调节存在静态误差,更加难以控制,为了减少控制变量的个数,将abc三相自然坐标系下的三相交流信号通过Clark变换到αβ两相静止坐标系下进行控制,可列写如下状态方程为公式(3)、公式(4):但αβ两相正弦交流信号仍存在静态误差问题难以解决,针对正弦交流信号给系统控制器带来的控制难度,采用Park变换将αβ两相静止坐标系下的交流信号变换为dq两相旋转坐标系下的直流量,状态方程变换为公式(5)、公式(6):
2)确定微电网运行模式:主电网正常运行时,系统由主电网和微电网共同为负载供电,微电网处于并网运行模式,当主电网发生故障时,微电网会主动与主电网断开联系,转为孤岛运行模式,微电网内部主控制单元逆变器采用恒压/恒频控制模式,其余分布式电源则作为从控制单元,采用恒功率控制模式,直到主电网恢复正常运行,微电网又转为并网运行模式;
3)设计电流跟踪算法:包括以下3部分:
(1)恒功率控制:微电网并网运行时,主控单元逆变器采用恒功率控制模式,恒功率控制器主要由功率外环控制部分和电流内环控制部分组成,每个分布式电源发出恒定的有功功率,使用功率外环控制的控制方程为公式(7):式中,idref和iqref分别表示在dq参考坐标系下,电流内环参考设定值iref的d轴分量和q轴分量,pref和Qref为系统设定的参考值,P和Q为逆变器输出的有功功率和无功功率的实际值,是根据公式(8)计算得到的测量值,Kp1表示功率比例积分控制器中比例项系数,Ki1表示功率比例积分控制器中积分项系数,1/s表示积分作用,有功功率和无功功率的实际值计算方法如公式(8)所示:
式中,id、iq和ud、uq是逆变器输出电流iabc与逆变器输出电压uabc的dq轴分量;
(2)恒压/恒频控制:微电网孤岛运行时,主控单元逆变器采用恒压/恒频控制模式,恒压/恒频控制由电压外环控制和电流内环控制组成,将电压外环控制器的输出值通过交叉耦合补偿,得到电流参考值,电压外环控制的控制方程如公式(9)所示:式中,Kp2表示电压比例积分控制器中比例项系数,Ki2表示电压比例积分控制器中积分项系数,1/s表示积分作用,ud和uq分别表示在dq参考坐标系下,逆变器输出电压的d轴分量和q轴分量,Cf表示逆变器终端所连接的LC滤波器中电容数值,ωn为其系数,其中,udref和uqref分别表示在dq参考坐标系下,电压外环参考设定值uref的d轴分量和q轴分量,由uref和参考频率fref决定,ωref和锁相环中角频率ω的差值进行积分得到相角θ,电压参考值计算方法如如公式(10)所示:(3)确定电流跟踪算法:将功率外环控制器的输出irefp、irefQ分别叠加到电压外环控制器的输出上,把电压外环控制器经PI调节部分的输出iΔud、iΔuq分别叠加到功率外环控制器的输出,并结合功率外环和电压外环控制表达式,得电流跟踪控制方程如公式(11)、公式(12)所示:式中,iΔp、iΔQ是功率外环控制器经PI调节部分的输出,irefud、irefuq是电压外环控制器的输出,令idref和iqref等于下公式(13):由前述内容已知:
所以可以推导出公式(14):
因此跟踪系数α,β的表达式如公式(15)所示:
并离网双模式合并后,将恒功率控制与恒压/恒频控制共用的电流内环PI控制器的输出值通过电压前馈补偿和交叉耦合补偿,得到电压控制信号udx和uqx,最终形成的电流内环控制方程为公式(16):式中,Kp3表示电流比例积分控制器中比例项系数,Ki3表示电流比例积分控制器中积分项系数,1/s表示积分作用,id和iq分别表示在dq参考坐标系下,逆变器输出电压的d轴分量和q轴分量,Lf表示逆变器终端所连接的LC滤波器中电感数值,ωr为其系数;
4)调制输出信号波形:电压控制信号udx和uqx经过坐标变换和SPWM调制形成三相电压调制波信号,传送到逆变器中,维持系统的稳定。