交直流微网PCC无缝切换控制策略研究

摘要：微网有两种典型运行模式，即并网运行模式和孤岛运行模式，当两种模式间需要切换时，为满足负载的不间断供电及较高的供电质量，微网与电网的公共连接点(PCC)是否能达到无缝切换已成为衡量微网系统控制策略优劣的主要指标。针对采用主从控制组网策略的交直流混合母线微网，通过深入分析微网的两种典型运行模式间进行无缝切换所需满足的条件，提出基于调频调相的PCC无缝切换控制策略。实验结果验证了所提出无缝切换策略的准确性、快速性和可靠性。
关键词：微网；无缝切换；主从控制；并网运行

1 引言
随着分布式发电和现代电力系统的发展，微网作为一种新型的配电解决方案而被提出，它不仅能提高供电质量和可靠性，而且可以减轻能源和环境压力，因此赢得了越来越广泛的重视。目前，微网主要工作在并网或孤岛两种运行模式下，而不同运行模式下其内部变换器的控制方式不同，如何在两种模式间实现无缝切换，使得微网的运行模式切换对负载及电网的扰动最小，是实现分布式能源利用率最大化的关键控制技术。国内外学者对单个变换器的无缝切换技术已进行了相应研究，提出了多种解决方案，但存在以下缺点和不足：并网到孤岛的切换过程中或达到稳态后，其电压波形质量均不够理想；仅适用于单个分布式电源，未关注包含多个变换器微网的切换问题，不适用于微网中复杂的组网控制策略等，许多实际问题尚待解决。
在此针对采用主从控制组网策略的交直流混合母线微网，通过深入分析微网的两种典型运行模式及其变换器所采用的控制方式，结合无缝切换所需满足的条件，提出基于调频调相的PCC无缝切换控制策略。实验结果验证了所提出无缝切换策略的准确性、快速性和可靠性。

2 交直流混合母线微网系统描述
图1示出所采用的交直流混合母线微网系统结构。系统包含380 V交流母线和110 V直流母线两条母线，交流母线上包含光伏发电、风电等分布式电源；直流母线上包含蓄电池、超级电容和汽油发电机等分布式电源，每条母线上都有敏感负载。两条母线问通过一个能量双向流动的三相变换器连接，用来控制交流母线与直流母线间能量的传递，同时通过直流储能元件给主变换器提供稳定的直流母线电压。PCC静态开关是由反并联晶闸管组成的三相开关，通过上述变换器控制，用于连通或切断与电网间的连接。系统采用主从控制策略，如图2所示。