基于储能变流器的微电网并／离网无缝切换的研究
基于光伏微网的储能变流器设计与实现
在工业革命之后，世界能源的消耗量急剧增加，传统能源 大量使用，这些直接导致了生态环境的不断恶化。在温室效应 引发全球气候变化的情况下，电能作为最清洁最便利的一种 能源，受到了全世界各行业的关注。电网规模越来越大，导致 发电侧和用户之间的稳定性和可靠性下降，而诸如风能、太阳 能等分布式电源的发展介入，致使电力系统的可靠性受到更 大的威胁。由于分布式电源本身具有随机性、间歇性等特点， 能量输出并不稳定。为了能够更好地让微网协同大电力系统 运作，美国可靠性技术解决方案协会率先提出了微网的概念， 来解决微网和大电网之间的矛盾。微网是微电网的简称，具有 能够自我控制自我管理就地性好的自治网络，在功能上，既可 以作为电源接入大电网，又可以作为负载在大电网下运行。微 网的常用组成部分包括分布式电源模块、储能模块、变流器模 块、负荷、监控模块及保护模块[1-5]。
(2)采用 V/f 控制算法，实现离网下，储能系统作为微网运 行的主电源控制；
(3)采用平滑控制思想，保证 PQ 控制和 V/f 控制两种控制
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2017.7 Vol.41 No.7
研究与设计
方式之间的快速平稳过渡； (4)采用主动和被动孤岛检测算法准确检测出孤岛时刻，
确保两种控制模式之间的转换时刻的准确性。 根据引言中的研究及上述设计思想，本文设计的储能变
中图分类号：TM 615
文献标识码：A
文章编号：1002-087 X(2017)07-1031-04
Design and realization of energy storage converter for solar photovoltaic system
ZHAO Si-yuan, YU Qing-guang, HUANG Jie
微电网并网与孤岛运行模式切换的研究
参考内容
随着能源结构和电力系统的发展，微电网作为一种新型的电力系统和能源形态， 逐渐得到了广泛的和应用。微电网主要由分布式电源、储能装置、负荷等组成， 通过先进的控制技术和调度策略，实现电力系统的稳定、经济、安全运行。本 次演示将围绕微电网变流器并网运行及并网和孤岛切换技术展开研究。
一、微电网变流器并网运行
一、微电网的结构与运行方式
微电网是由分布式电源、储能装置、负荷、电力电子装置等组成的微型电力系 统。它具有独立、自治、灵活的特点，可以满足区域内重要负荷的持续可靠供 电需求。微电网的结构和运行方式因不同国家和地区而异，但通常都包括并网 运行和孤岛运行两种模式。
并网运行模式下，微电网通过公共耦合点（PCC）与大电网进行电能交换，大 电网为微电网提供电压和频率支撑，微电网则根据需求向大电网输送电能。孤 岛运行模式下，微电网断开与大电网的连接，依靠自身的分布式电源和储能装 置提供电能，保障重要负荷的持续供电。
为了实现平滑切换，首先需要准确快速地检测到电网故障或电能质量不达标的 情况。常用的故障检测方法包括基于电气量的故障检测、基于信号的故障检测 和基于人工智能的故障检测等。通过实时监测电压、电流等电气量，以及分析 功率不平衡等信号特征，可以有效地检测到电网故障。同时，利用人工智能算 法可以对电能质量进行评估和预测，提前发现潜在的电能质量问题。
二、微电网平滑切换控制策略
平滑切换控制策略是实现微电网由并网运行模式到孤岛运行模式无缝切换的关 键。在平滑切换过程中，微电网需要快速、准确地检测到电网故障或电能质量 不达标的情况，并立即进行运行模式的转换。同时，为了确保转换过程中的稳 定性和连续性，还需要采取相应的控制措施。
1、故障检测与识别
（2）电源稳定性问题：在切换过程中，微电网的电源稳定性可能会受到影响。 为了解决电源稳定性问题，可以对微电网的电源进行控制和管理，以保证微电 网的稳定运行。
基于储能系统的微网平滑切换控制策略
基于储能系统的微网平滑切换控制策略
师郸雅， 智泽英， 田志杰 （太原科技大学 电子信息工程学院， 山西 太原 030024）
摘要： 微电网并网和孤岛运行模式之间的平滑切换是系统安全可靠运行的技术挑战。针对这一问题， 研 究了一种改进并网/孤岛平滑切换控制策略。首先， 建立了并网逆变器的数学模型， 分析了并网和孤岛期间的 控制策略， 并且给出了控制框图。其次针对传统切换存在的问题， 通过采用抗饱和积分器、 预同步控制以及解 耦双同步锁相环对传统切换方法进行改进。最终通过仿真结果验证了研究控制算法的有效性和可行性。 关键词： 并网逆变器； 无缝切换； PQ 控制； 下垂控制； 锁相环 中图分类号： TM727 文献标识码： A DOI： 10.19457/j.1001-2095.20161113
。
微电网通常由分布式发电单元、 储能单元、 负载以及并网接口变换器组成。微电网既可以 工作在并网模式， 也可以工作在孤岛模式。在并 网模式期间， 微电网内部分布式电源输出功率主 要用于本地负载消纳， 当分布式电源输出功率大 于本地负载时， 过剩的功率传输给电网； 当分布 式电源输出功率小于本地负载时， 不足的功率由 电网提供。在电网故障或者计划孤岛期间， 通常 情况下储能单元作为主控单元切换到下垂控制 56
challenge for system safe and reliable operation. In order to deal with the problem， an improved seamless switching strategy was researched. First of all，the mathematical model of grid-connection inverter was built，the control methods of grid-connection and islanding were analyzed， and the diagram of control also was given. Secondly， the verified by simulation results.
储能变流器并机
储能变流器并机1.引言1.1 概述储能变流器并机是一种能够实现能量的储存和变换的电力设备。
它通过将直流能量转换成交流能量，并在需要时将交流能量再次转换成直流能量，实现了能量的高效利用和储存。
储能变流器并机在各个领域都有广泛的应用，特别是在可再生能源领域，如风能、太阳能等方面具有重要的作用。
该技术的发展具有重要的意义，可以提高电力系统的稳定性、可靠性和可持续性发展，并对电网的智能化和可调度性有着积极的推动作用。
本文将介绍储能变流器的定义和原理，探讨其在不同领域的应用和作用，并总结其在并机系统中的优势和意义。
最后，展望储能变流器并机技术的发展趋势，为今后的研究和应用提供一定的指导。
1.2文章结构文章结构部分可以描述文章的整体架构和组织方式，帮助读者了解文章的内容和结构。
以下是对文章结构的描述：在本文中，我将首先在引言部分概述储能变流器并机的概念和背景，介绍储能变流器并机的定义、原理和应用领域。
接下来，在正文部分，我将详细介绍储能变流器的工作原理、内部构造和核心技术，并举例说明其在电力系统中的应用和作用。
然后，在结论部分，我将总结储能变流器并机的优势和意义，分析其未来的发展趋势和展望。
通过本文的结构安排，读者能够全面了解储能变流器并机的相关知识，并对其在实际应用中的价值有更深入的认识。
目的部分的内容可以如下所示：1.3 目的本文旨在介绍储能变流器并机的概念、原理以及其应用领域和作用，进一步探讨其在能源领域中的优势和意义，并展望其未来的发展趋势。
通过对储能变流器并机的定义和原理的详细说明，读者可以了解储能变流器并机是如何将电能储存并转换为可用的能源输出的。
此外，我们将重点介绍储能变流器并机在能源储备、电网稳定性、轨道交通和新能源应用等领域的作用与应用。
读者能够深入了解储能变流器并机在能源转换和储存方面的重要性，以及其在提高能源利用效率、促进可再生能源发展和构建智能电网方面所扮演的角色。
此外，本文还将讨论储能变流器并机的优势和意义，包括提高电网稳定性、提供备用电源、平衡电能需求与供给、减少能源浪费等方面。
《微电网中双模式逆变器切换控制的研究》范文
《微电网中双模式逆变器切换控制的研究》篇一一、引言微电网技术作为一种高效、清洁的分布式发电方式，已在全球范围内得到广泛应用。
其中，双模式逆变器因其能在多种能源之间进行灵活转换和切换，在微电网系统中具有重要作用。
本文将深入探讨微电网中双模式逆变器切换控制的研究，从理论基础、实现方式、优化策略等多方面进行详细分析。
二、双模式逆变器的基本原理与结构双模式逆变器是一种具有两种工作模式的电力电子设备，它能在并网模式和孤岛模式之间进行切换。
在并网模式下，逆变器与电网相连，充分利用电网资源，同时提供高质量的电能。
在孤岛模式下，逆变器则需独立运行，为微电网中的负载提供电力。
双模式逆变器的结构主要包括主电路、控制电路和保护电路等部分。
主电路负责实现电能的高效转换和传输；控制电路则负责根据系统需求和运行状态，对逆变器进行控制和调节；保护电路则用于在系统出现故障时及时切断电源，保护设备安全。
三、双模式逆变器切换控制的实现方式双模式逆变器的切换控制是实现其功能的关键。
目前，常见的切换控制实现方式包括基于逻辑控制、基于功率控制等。
基于逻辑控制的切换方式主要依据预定的逻辑关系和系统状态信息进行切换。
这种方式简单可靠，但可能无法充分考虑到系统的实时运行状态和需求。
基于功率控制的切换方式则根据系统的功率需求和电源的输出功率进行切换，能更好地适应系统的实时运行状态。
四、双模式逆变器切换控制的优化策略为了进一步提高双模式逆变器的性能和效率，需要对其切换控制进行优化。
优化策略主要包括以下几个方面：1. 引入智能控制算法：利用模糊控制、神经网络等智能控制算法，实现更精确的切换控制和优化运行。
2. 实时监测与调整：通过实时监测系统的运行状态和需求，对逆变器的输出进行及时调整，以保证系统的稳定运行。
3. 能量管理策略：结合微电网中的其他设备和资源，制定合理的能量管理策略，实现能源的高效利用。
4. 故障诊断与保护：加强故障诊断和保护功能，确保在系统出现故障时能及时切断电源，保护设备和人员安全。
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基于储能变流器的微电网并／离网无缝切换的研究
智能微电网凭借着将分布式电源灵活可靠的接入大电网以及解决了传统电网的一些弊端的优势已经成为智能配电网发展的关键环节之一。
智能微电网的的关键作用是具有并网与离网的无缝切换功能，保证大电网断电时，系统中的关键负荷不断电。
以铅酸电池作为主控制单元，通过储能换流器PCS来实现微网系统的并网/孤岛运行模式的无缝切换。
借助实验的结果以及电压的波形验证了无缝切换的正确性。
标签：智能微电网；P-Q模式；V-F模式；儲能换流器；无缝切换
0 引言
近年来，随着电力系统的电网规模不断扩大，分布式发电技术越来越多的受到国家和社会的重视。
分布式电源通过微电网以可控单元形式接入大电网是分布式电源被有效利用的最佳方式[1]。
智能微电网是指由分布式电源、储能装置、负荷、能量转换装置、监控和保护装置等组合成的一个小型发配电系统，它是一个能够实现自我保护、控制和管理的自治系统。
智能微电网具有的一个特点是存在两种运行方式，一种是在交流大电网下的并网运行，另一种是在没有大电网或者大电网断电时独立运行。
为了保证负荷在这两种运行状况下不受影响，更好的体现微电网的意义，智能微电网应做到并/离网转换的无缝切换。
所谓的无缝切换，就是指在整个切换过程中的微电网的电压和频率在智能微电网运行标准规定的范围之内[2-3]，能够保证对重要负荷进行不间断的供电。
本文通过储能变流器PCS 的两种不同的控制策略来实现对微电网的无缝切换，储能变流器在并网运行时是有功无功控制模式（P-Q模式），在独立运行时是电压频率控制模式（V-F 模式），本文以沈阳工程学院智能微电网实验室的风光储一体的微电网实验室作为平台，通过储能变流器PCS采集并网点处的电压、频率的同期和开关的开断，从而实现并/离网的无缝切换。
1 并网运行的控制策略（P-Q运行模式）
并网运行策略即P-Q运行模式，在与电网并网模式下，储能换流器依靠电网所提供电压和频率的刚性支撑，这时电网中的负荷波动、电压和频率的扰动都由大电网承担；分布式电源不需考虑电压和频率调节，即PQ控制模式[4]。
当储能换流器在并网的状态时，采用交流电网电压的有功无功解耦的控制策略，采取双闭环控制方式，外环采取功率控制，内环采用电流控制方式。
2 恒压/恒频控制（V-F控制）
独立运行策略即V-F控制，大电网发生故障的时，为了保证微网系统中的关键负荷不断电，智能微电网系统可根据需要进行独立运行。
独立运行时，储能变流器相当于系统中的一个电源，为微网系统提供合适的电压和频率。
将逆变后所生成的正弦电压频率通过锁相技术进行调节[5]。
3 无缝切换的实现
（1）并网切换到独立运行。
当储能换流器在并网状态运行，此时PCS的控制策略为PQ控制。
当交流电网处发生故障时，并网点PCC处的电压会迅速下降，微电网接口处保护装置会检测到扰动，使PCC处静态开关动作跳开。
从而微电网和配电网形成两个单独的系统，此时PCS切换为VF控制。
（2）独立运行切换到并网运行。
储能换流器平稳同期方法微电网同期并网是一个V-F 运行策略换流器与多个P-Q 模式的分布式电源换流器协调同期过程，通过交流电网锁相环输出的信号来控制储能换流器PCS的调制频率，从而完成微电网频率的同期调节。
交流电网电压相位与微网电压相位进行比较调节，获得储能换流器的调制相位角。
把交流电网电压幅值与微电网的电压幅值进行比较调节，获得PCS的VF 运行策略下的电压外环参考值。
4 实验验证并/离网的无缝切换
在微电网系统PCS作为主控制的并网运行时，直接手动断开PCC开关QF2模拟电网故障，同时加入适当的电子负载来平衡系统的功率，由图可知，大电网断电之后，电压发生了微小的波动，大概两个周波左右恢复了正常波形，符合电压的正常波动要求，微网系统中的原有负载没有断电，验证了并网到孤岛的无缝切换理论正确。
交流电网的故障恢复后，由波形我们可以发现，大电网电压与PCS独立运行下的电压同时存在，并网点开关QF2没有立即闭合，只有在相位和幅值都对好之后PCS才能发出闭合并网点开关QF2的指令进行并网。
由实验的波形看出经过几个周期的调整很快电网侧电压和换流器侧电压幅值和相角相同两路波形重合，完成无缝切换。
因此，验证无缝切换的理论正确。
5 结束语
本文介绍了微网的P-Q和V-F两种控制策略，微电网的关键技术之一在于无缝切换的实现，以满足系统中关键负荷在电网发生故障时不断电的需要。
文章研究了基于PCS的无缝切换策略，通过使换流器直接采取并网点PCC处开关的电压和频率的数值，从而控制整个微电网进行并网运行和孤岛运行的无缝切换。
通过真实的实验平台进行实验，微电网并网转离网后电压波形发生微弱的波动，很快恢复正常，离网转并网时，储能换流器进行并网点的电压同期检测，符合要求后进行并网。
通过实验验证了基于储能换流器微网系统无缝切换的正确性和可行性。
参考文献：
[1]吴在中，赵上林，胡敏强等.交流微网边方向变化量保护[J]. 中国电机工程学报，2012，32（25）：158-166.
[2]IEEE.1547.2-2008 IEEE Standard for Interconnecting Distributed Resources with Electric Power Systems[S]. NewYork：IEEE，2008.
[3]UL.1741-2010Inverters，Converters，Controllers and Interconnection System Equipment for Use With Distributed EnergyResources[S].Chicago：UL，2010.
[4]景雷.微電网系统无缝切换策略研究与仿真[J].电气应用2013（S1）：1672-9560.
[5]杨恢宏，余高旺，樊占峰等.微电网系统控制器的研发及实际应用[J].电力系统保护与控制，201139（19）：126-129.
作者简介：李超（1992-），男，辽宁人，硕士研究生，研究方向：智能微电网。