本發(fā)明涉及微電網(wǎng)并網(wǎng)控制技術領域，特別是涉及一種微電網(wǎng)逆變器的低電壓穿越方法。

背景技術：

微電網(wǎng)由分布式電源、儲能裝置、能量轉換裝置、相關負荷和監(jiān)控、保護裝置等組合而成，是具有自我控制、自我保護和管理能力的自治發(fā)配電系統(tǒng)。微電網(wǎng)既可以并網(wǎng)運行，也可以離網(wǎng)運行。隨著微電網(wǎng)規(guī)模的擴大，必須考慮大電網(wǎng)故障時微電網(wǎng)的運行狀態(tài)對大電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響，這就要求微電網(wǎng)必須具備一定的耐受電網(wǎng)電壓和頻率異常的能力，以及具有能夠為保持電網(wǎng)穩(wěn)定性提供支撐的能力。

目前，微電網(wǎng)低電壓穿越的相關研究還停留在使用crowbar電路，即過電壓保護電路，或是通過控制微電網(wǎng)的并網(wǎng)、離網(wǎng)運行模式來穩(wěn)定電網(wǎng)電壓。由于可調(diào)度微源在聯(lián)網(wǎng)運行模式下可以采用PQ控制，也可以采用下垂控制，在離網(wǎng)運行模式下一般采用下垂控制。因此微電網(wǎng)在離網(wǎng)和并網(wǎng)運行模式下，儲能逆變器均采用下垂控制，避免兩種運行模式下控制算法的切換，降低控制系統(tǒng)的復雜性。但是儲能逆變器可視為電壓源，當電網(wǎng)電壓跌落時，電流增大，影響微電網(wǎng)系統(tǒng)安全。

技術實現(xiàn)要素：

基于此，有必要針對如何提高微電網(wǎng)系統(tǒng)安全性能的技術問題，提供一種微電網(wǎng)逆變器的低電壓穿越方法。

一種微電網(wǎng)逆變器的低電壓穿越方法，包括：獲取公共連接點處的電網(wǎng)電壓；當所述電網(wǎng)電壓小于第一預設倍數(shù)額定電壓且大于第二預設倍數(shù)額定電壓時，將儲能逆變器由下垂控制切換到PQ控制；計算所述電網(wǎng)電壓開始跌落至小于第一預設倍數(shù)額定電壓時的所述電網(wǎng)電壓的跌落時間；當所述跌落時間在預設時間閾值范圍內(nèi)且所述電網(wǎng)電壓在預設電壓閾值范圍內(nèi)時，通過儲能逆變器向公共連接點處輸出無功功率；在輸出無功功率后，當所述電網(wǎng)電壓大于第一預設倍數(shù)額定電壓時，將儲能逆變器由PQ控制切換到下垂控制。

在其中一個實施例中，所述將儲能逆變器由下垂控制切換到PQ控制，包括：獲取并網(wǎng)運行狀態(tài)使用下垂控制時儲能逆變器的第一輸出電壓及第一輸出電流；將所述第一輸出電壓及所述第一輸出電流送入第一寄存器；當接收到第一切換指令時，將該時刻送入所述第一寄存器存儲的第一輸出電壓及第一輸出電流作為PQ控制的初始值；根據(jù)所述PQ控制的初始值，執(zhí)行PQ控制。

在其中一個實施例中，所述第一切換指令為由微電網(wǎng)中央控制器下發(fā)的下垂控制模式切換到PQ控制模式命令。

在其中一個實施例中，所述將儲能逆變器由PQ控制切換到下垂控制，包括：獲取在PQ控制時儲能逆變器的第二輸出電壓及第二輸出電流；將所述第二輸出電壓及所述第二輸出電流送入第二寄存器；根據(jù)所述第二輸出電壓及所述第二輸出電流，由下垂控制算法計算得到逆變器的輸出功率及下垂系數(shù)；將所述逆變器的輸出功率及所述下垂系數(shù)送入第二寄存器；當接收到第二切換指令時，將送入所述逆變器的輸出功率及所述下垂系數(shù)作為下垂控制的初始值；根據(jù)所述下垂控制的初始值，執(zhí)行下垂控制。

在其中一個實施例中，所述第二切換指令為由微電網(wǎng)中央控制器下發(fā)的PQ控制模式切換到下垂控制模式命令。

在其中一個實施例中，所述當所述跌落時間在預設時間閾值范圍內(nèi)且所述電網(wǎng)電壓在預設電壓閾值范圍內(nèi)時，通過儲能逆變器向公共連接點處輸出無功功率，包括：判斷所述跌落時間是否小于第一預設時間閾值；若是，則判斷所述電網(wǎng)電壓是否小于所述第二預設倍數(shù)額定電壓；若否，則判斷所述電網(wǎng)電壓是否小于所述第一預設倍數(shù)額定電壓；若是，則儲能逆變器采用PQ控制模式，輸出無功功率。

在其中一個實施例中，所述第一預設時間閾值為1秒。

在其中一個實施例中，所述當所述跌落時間在預設時間閾值范圍內(nèi)且所述電網(wǎng)電壓在預設電壓閾值范圍內(nèi)時，通過儲能逆變器向公共連接點處輸出無功功率，包括：判斷所述跌落時間是否大于第一預設時間閾值且所述跌落時間是否小于第二預設時間閾值；若所述跌落時間大于第一預設時間閾值且所述跌落時間小于第二預設時間閾值，則判斷所述電網(wǎng)電壓是否在滿足并網(wǎng)電壓；若是，則判斷所述電網(wǎng)電壓是否小于所述第一預設倍數(shù)額定電壓；若是，則儲能逆變器采用PQ控制模式，輸出無功功率。

在其中一個實施例中，所述第一預設時間閾值為1秒，第二預設時間閾值為3秒。

在其中一個實施例中，第一預設倍數(shù)為0.9倍，第二預設倍數(shù)為0.2倍。

上述微電網(wǎng)逆變器的低電壓穿越方法，通過獲取公共連接點處的電網(wǎng)電壓，實時檢測大電網(wǎng)公共連接點處的電壓變化，當大電網(wǎng)電壓跌落且滿足并網(wǎng)條件時，儲能逆變器保持并網(wǎng)并向大電網(wǎng)提供一定的無功功率，相對于現(xiàn)有的方案，本方案使微電網(wǎng)具有一定的耐受電網(wǎng)電壓異常的能力，并可以提供一定的無功功率為電網(wǎng)穩(wěn)定性提供支撐，實現(xiàn)了在低電壓穿越情況下的控制模式平滑切換方法，提高了微電網(wǎng)系統(tǒng)安全性能。

附圖說明

圖1為一實施例中微電網(wǎng)逆變器的低電壓穿越方法的應用環(huán)境示意圖；

圖2為一實施例中微電網(wǎng)逆變器的低電壓穿越方法中使用的下垂控制結構示意圖；

圖3為一實施例中微電網(wǎng)逆變器的低電壓穿越方法中使用的PQ控制結構示意圖；

圖4為一實施例中微電網(wǎng)逆變器的低電壓穿越方法的步驟示意圖；

圖5為一實施例中微電網(wǎng)逆變器的低電壓穿越方法的流程示意圖；

圖6為一實施例中微電網(wǎng)逆變器的低電壓穿越方法中下垂控制切換PQ控制流程示意圖；

圖7為一實施例中微電網(wǎng)逆變器的低電壓穿越方法中PQ控制切換下垂控制流程示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似改進，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施例的限制。

請參閱圖1，其為一實施例中微電網(wǎng)逆變器的低電壓穿越方法的應用環(huán)境示意圖，該應用環(huán)境主要包括分布式電源、儲能裝置、能量轉換裝置、相關負荷和監(jiān)控、保護裝置、微電網(wǎng)中央控制器等裝置。MGCC(Microgrid control center，微電網(wǎng)中央控制器)可實現(xiàn)對微電網(wǎng)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控、協(xié)調(diào)控制、負荷管理等功能。分布式電源主要包括光伏、風電的可再生能源。儲能裝置主要有儲能蓄電池等。相關負荷主要包括可調(diào)節(jié)符合及不可調(diào)負荷。監(jiān)控、保護裝置主要包括線路阻抗及智能斷路器。微電網(wǎng)的基本功能主要包含：系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集功能、微網(wǎng)的協(xié)調(diào)控制功能、簡潔方便的人機交互界面等。

儲能逆變器的輸入端連接到儲能單元，輸出端通過智能斷路器連接到PCC(Point of Common Coupling，公共連接點)點。智能網(wǎng)關斷路器可以測量母線上的電壓電流和頻率，這些參數(shù)傳送到MGCC中，以進行系統(tǒng)的二次調(diào)頻控制和能量管理。當大電網(wǎng)電壓跌落且滿足保持并網(wǎng)條件時，儲能逆變器保持并網(wǎng)并向大電網(wǎng)提供一定的無功功率，支持大電網(wǎng)恢復；若不滿足保持并網(wǎng)條件，則儲能逆變器從大電網(wǎng)切出，微電網(wǎng)轉為離網(wǎng)運行。

如圖2和圖3所示，其分別為微電網(wǎng)逆變器的低電壓穿越方法中使用的下垂控制結構示意圖和PQ控制結構示意圖。PQ控制指的是逆變器輸出的有功功率P和無功功率Q的大小可控，均可以根據(jù)設定值輸出，即控制逆變器輸出的有功功率P和無功功率Q。下垂(Droop)控制是指通過控制逆變器實現(xiàn)與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的頻率一次調(diào)整相類似的調(diào)節(jié)特性。目前針對逆變器主要采用的下垂控制方法與傳統(tǒng)的同步發(fā)電機調(diào)節(jié)相似，采用有功—頻率(P-f)和無功-電壓(Q—V)的調(diào)節(jié)方式。當系統(tǒng)頻率f下降時，逆變器輸出的有功功率P增加；系統(tǒng)頻率f上升時，逆變器輸出的用功功率P減小。因此逆變器輸出的有功功率P隨著系統(tǒng)頻率f變化而自動調(diào)節(jié)，以達到維持系統(tǒng)頻率動態(tài)穩(wěn)定的作用。

本實施例中，下垂控制采用有功頻率-無功電壓的控制方式，下垂環(huán)節(jié)的設計需要考慮到微電網(wǎng)不同運行模式對儲能逆變器控制的不同要求，在微電網(wǎng)離網(wǎng)運行情況下，要求儲能逆變器能對系統(tǒng)內(nèi)的負荷進行按比例均分，共同支撐微電網(wǎng)交流母線的電壓和頻率，在微電網(wǎng)并網(wǎng)運行模式下，要求逆變器能夠實現(xiàn)有功無功功率的無差控制。

請參閱圖4，其為一實施例中微電網(wǎng)逆變器的低電壓穿越方法的步驟示意圖，為進一步理解本實施例的微電網(wǎng)逆變器的低電壓穿越方法，結合圖5，其為一實施例中微電網(wǎng)逆變器的低電壓穿越方法的流程示意圖。例如，一種微電網(wǎng)逆變器的低電壓穿越方法40包括：

步驟S401：獲取公共連接點處的電網(wǎng)電壓。

具體的，儲能逆變器的輸入端連接到儲能單元，輸出端通過智能斷路器連接到公共連接點處，獲取公共連接點處的電網(wǎng)電壓。智能網(wǎng)關斷路器可以測量母線上的電壓電流和頻率，這些參數(shù)傳送到MGCC中，以進行系統(tǒng)的二次調(diào)頻控制和能量管理。當大電網(wǎng)電壓跌落且滿足保持并網(wǎng)條件時，儲能逆變器保持并網(wǎng)并向大電網(wǎng)提供一定的無功功率，支持大電網(wǎng)恢復；若不滿足保持并網(wǎng)條件，則儲能逆變器從大電網(wǎng)切出，微電網(wǎng)轉為離網(wǎng)運行。

步驟S402：當所述電網(wǎng)電壓小于第一預設倍數(shù)額定電壓且大于第二預設倍數(shù)額定電壓時，將儲能逆變器由下垂控制切換到PQ控制。

具體的，例如，第一預設倍數(shù)為0.8～1.0倍，第二預設倍數(shù)為0.0.15～0.25倍。例如，第一預設倍數(shù)為0.9倍，第二預設倍數(shù)為0.2倍。智能網(wǎng)關斷路器檢測PCC處電網(wǎng)電壓，當電網(wǎng)電壓低于0.9倍額定電壓且大于0.2倍額定電壓時，啟動儲能逆變器低電壓穿越控制算法切換，由下垂控制切換到PQ控制。若電網(wǎng)電壓低于0.2倍額定電壓，則微電網(wǎng)從電網(wǎng)中切出，微電網(wǎng)離網(wǎng)運行時采用下垂控制策略。MGCC根據(jù)微電網(wǎng)內(nèi)儲能、負荷和發(fā)電的情況，對分布式電源發(fā)電控制、儲能單元放電控制、負荷控制，實現(xiàn)微電網(wǎng)優(yōu)化運行。

為實現(xiàn)控制模式的平滑切換，在微電網(wǎng)系統(tǒng)中使用兩個寄存器，分別存儲PQ控制模式和下垂控制模式時采集的信息，結合圖4和圖6，一實施例中，所述將儲能逆變器由下垂控制切換到PQ控制，包括：

步驟1)：獲取并網(wǎng)運行狀態(tài)使用下垂控制時儲能逆變器的第一輸出電壓及第一輸出電流。

步驟2)：將所述第一輸出電壓及所述第一輸出電流送入第一寄存器。

具體的，并網(wǎng)運行使用下垂控制時，系統(tǒng)采集的儲能逆變器輸出電壓、電流值送入第一寄存器。MGCC下發(fā)控制模式切換指令時刻存儲的值作為PQ控制的初始值。

步驟3)：當接收到第一切換指令時，將該時刻送入所述第一寄存器存儲的第一輸出電壓及第一輸出電流作為PQ控制的初始值。

例如，所述第一切換指令為由微電網(wǎng)中央控制器下發(fā)的下垂控制模式切換到PQ控制模式命令。

具體的，根據(jù)智能網(wǎng)關斷路器檢測到的電網(wǎng)電壓情況，MGCC經(jīng)過判斷需要符合低電壓穿越要求，下發(fā)下垂控制模式切換到PQ控制模式命令。

步驟4)：根據(jù)所述PQ控制的初始值，執(zhí)行PQ控制。

具體的，根據(jù)智能網(wǎng)關斷路器檢測到的電網(wǎng)電壓跌落情況，MGCC下發(fā)PQ控制的P、Q參考值，以實現(xiàn)低電壓穿越，并向電網(wǎng)提供無功支撐。

步驟S403：計算所述電網(wǎng)電壓開始跌落至小于第一預設倍數(shù)額定電壓時的所述電網(wǎng)電壓的跌落時間。

具體的，智能網(wǎng)關斷路器檢測PCC處電網(wǎng)電壓，當PCC處的電網(wǎng)電壓由原來穩(wěn)定的狀態(tài)變得不穩(wěn)定且電網(wǎng)電壓低于0.9倍額定電壓時，認為電網(wǎng)電壓開始跌落，此時從電網(wǎng)電壓開始跌落至小于第一預設倍數(shù)額定電壓時開始計時，從而計算得到所述電網(wǎng)電壓的跌落時間。

步驟S404：當所述跌落時間在預設時間閾值范圍內(nèi)且所述電網(wǎng)電壓在預設電壓閾值范圍內(nèi)時，通過儲能逆變器向公共連接點處輸出無功功率。

具體的，一實施例中，所述當所述跌落時間在預設時間閾值范圍內(nèi)且所述電網(wǎng)電壓在預設電壓閾值范圍內(nèi)時，通過儲能逆變器向公共連接點處輸出無功功率，包括：判斷所述跌落時間是否小于第一預設時間閾值；若是，則判斷所述電網(wǎng)電壓是否小于所述第二預設倍數(shù)額定電壓；若否，則判斷所述電網(wǎng)電壓是否小于所述第一預設倍數(shù)額定電壓；若是，則儲能逆變器采用PQ控制模式，輸出無功功率。例如，所述第一預設時間閾值為1秒。

例如，電網(wǎng)電壓開始跌落1秒內(nèi)，智能網(wǎng)關斷路器檢測PCC處電網(wǎng)電壓，若電網(wǎng)電壓低于0.9倍額定電壓且大于0.2倍額定電壓，儲能逆變器采用PQ控制模式，輸出無功功率；若電網(wǎng)電壓高于0.9倍額定電壓且穩(wěn)定，儲能逆變器從PQ控制切回下垂控制，低電壓穿越結束；電網(wǎng)電壓低于0.2倍額定電壓，則微電網(wǎng)從電網(wǎng)中切出，儲能逆變器從PQ控制切回下垂控制。

一實施例中，所述當所述跌落時間在預設時間閾值范圍內(nèi)且所述電網(wǎng)電壓在預設電壓閾值范圍內(nèi)時，通過儲能逆變器向公共連接點處輸出無功功率，包括：判斷所述跌落時間是否大于第一預設時間閾值且所述跌落時間是否小于第二預設時間閾值；若所述跌落時間大于第一預設時間閾值且所述跌落時間小于第二預設時間閾值，則判斷所述電網(wǎng)電壓是否在滿足并網(wǎng)電壓；若是，則判斷所述電網(wǎng)電壓是否小于所述第一預設倍數(shù)額定電壓；若是，則儲能逆變器采用PQ控制模式，輸出無功功率。例如，所述第一預設時間閾值為1秒，第二預設時間閾值為3秒。

例如，電網(wǎng)電壓開始跌落1～3秒內(nèi)，智能網(wǎng)關斷路器檢測PCC處電網(wǎng)電壓，電網(wǎng)電壓未恢復到額定電壓的0.9倍以上，MGCC判斷電網(wǎng)電壓是否在維持并網(wǎng)輪廓線以上，若在維持并網(wǎng)輪廓線以上，則儲能逆變器采用PQ控制模式，輸出無功功率，反之微電網(wǎng)從電網(wǎng)中切出，儲能逆變器從PQ控制切回下垂控制。若電網(wǎng)電壓高于0.9倍額定電壓且穩(wěn)定，儲能逆變器從PQ控制切回下垂控制，低電壓穿越結束。

例如，電網(wǎng)電壓開始跌落持續(xù)3秒，智能網(wǎng)關斷路器檢測PCC處電網(wǎng)電壓，電網(wǎng)電壓仍未恢復到額定電壓的0.9倍以上，判斷此時電網(wǎng)故障無法快速恢復，微電網(wǎng)從電網(wǎng)中切出，儲能逆變器從PQ控制切回下垂控制。若電網(wǎng)電壓恢復到0.9倍額定電壓以上，儲能逆變器從PQ控制切回下垂控制，低電壓穿越結束。

步驟S405：在輸出無功功率后，當所述電網(wǎng)電壓大于第一預設倍數(shù)額定電壓時，將儲能逆變器由PQ控制切換到下垂控制。

具體的，當電網(wǎng)電壓突然跌落，在1秒時間內(nèi)，電壓不低于額定電壓的20％，且在3秒內(nèi)恢復到額定電壓的90％，儲能逆變器應保持并網(wǎng)，并向電網(wǎng)提供一定無功支撐；若電網(wǎng)跌落電壓在并網(wǎng)電壓輪廓線以下，儲能逆變器可以從電網(wǎng)切出。所述并網(wǎng)電壓輪廓線以下是指滿足并網(wǎng)電壓，即微電網(wǎng)與大電網(wǎng)并網(wǎng)時的電壓。

為實現(xiàn)控制模式的平滑切換，在微電網(wǎng)系統(tǒng)中使用兩個寄存器，分別存儲PQ控制模式和下垂控制模式時采集的信息，結合圖4和圖7，一實施例中，所述將儲能逆變器由PQ控制切換到下垂控制，包括：

步驟a)：獲取在PQ控制時儲能逆變器的第二輸出電壓及第二輸出電流。

步驟b)：將所述第二輸出電壓及所述第二輸出電流送入第二寄存器。

步驟c)：根據(jù)所述第二輸出電壓及所述第二輸出電流，由下垂控制算法計算得到逆變器的輸出功率及下垂系數(shù)。

具體的，低電壓穿越過程中，系統(tǒng)采集的儲能逆變器輸出電壓、電流值送入第二寄存器，通過計算可得逆變器輸出功率對應的ω₀、E₀以及有功無功下垂系數(shù)m、n也送入第二寄存器。MGCC下發(fā)控制模式切換指令時刻存儲的值作為下垂控制的初始值。

步驟d)：將所述逆變器的輸出功率及所述下垂系數(shù)送入第二寄存器。

步驟e)：當接收到第二切換指令時，將送入所述逆變器的輸出功率及所述下垂系數(shù)作為下垂控制的初始值。

例如，所述第二切換指令為由微電網(wǎng)中央控制器下發(fā)的PQ控制模式切換到下垂控制模式命令。

步驟f)：根據(jù)所述下垂控制的初始值，執(zhí)行下垂控制。

具體的，根據(jù)電網(wǎng)運行情況，MGCC下發(fā)下垂控制的P、Q參考值。

本發(fā)明的技術方案的優(yōu)點在于：

實現(xiàn)了微電網(wǎng)低電壓穿越并提供無功支撐的儲能逆變器控制方法，儲能逆變器的輸入端連接到儲能單元，輸出端通過開關連接到大電網(wǎng)公共連接點。儲能逆變器實時檢測大電網(wǎng)公共連接點電壓變化：當大電網(wǎng)電壓跌落且滿足并網(wǎng)條件時，儲能逆變器保持并網(wǎng)并向大電網(wǎng)提供一定的無功功率；若不滿足并網(wǎng)條件，則儲能逆變器從大電網(wǎng)切出，微電網(wǎng)轉為離網(wǎng)運行。通過上述微電網(wǎng)儲能逆變器控制方法，在并網(wǎng)和離網(wǎng)運行模式下均采用下垂控制。為實現(xiàn)低電壓穿越并向電網(wǎng)提供無功支撐，提出一種下垂控制與PQ控制平滑切換的方法。相對于現(xiàn)有的方案，本方案使微電網(wǎng)具有一定的耐受電網(wǎng)電壓異常的能力，并可以提供一定的無功功率為電網(wǎng)穩(wěn)定性提供支撐；對于在并網(wǎng)和離網(wǎng)運行模式下儲能逆變器統(tǒng)一采用下垂控制的微電網(wǎng)系統(tǒng)，提供一種低電壓穿越情況下的控制模式平滑切換方法。

以上所述實施例的各技術特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特征的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的范圍。

以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。