电流外环电压内环无缝切换控制策略

并 网发 电系统供 电质 量 和可靠 性 。
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在 独 立 运 行 时采 用 电压 外 环 电流 内环 的双 闭 环 保
逆 变 器 有 两 种 工 作 模 式 ：独 立 运 行 模 式 和并 证重要 负荷 的供 电电压 质量 。其后 ，加权控制 策
网运 行模式 。在传 统模式下 ，独立运 行模式采用 略 和三 环 控 制策 略 １均 被 提 出 。 以上方 法 在 并
发 。然 而 ，逆 变 器 在 独 立 ／并 网模 式 切 换 瞬 间容 易 双 电流 控 制 模 式 ，在 并 网运 行 时 逆 变 器 通 过 控 制
出现过 电压和 过 电流 问题 ，这 直 接影 响 分布 式 光伏 电感 电流 和 并 网 电流 来 保 证 输 出功 率 的稳 定 性 ，
电压 控 制 ；而在 并 网运 行 模 式 采 用 电流 控 制 ｎ屯 ，通 网时 采 用 电 流 控 制 模 式 （可理 解 为 逆 变 器 的输 出
过 在 并 独 网切 换 时转 变 控 制 策 略 ，从 而 满 足 并 独 电压 间接 控制 ），而在 独 立 模 式 采用 电压 控 制模 式
第 ２８卷 第 ７期 ２０１６年 ７月
电 力 系 统 及 其 自 动 化 学 报
Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＣＳＵ－ＥＰＳＡ
Ｖｏ１．２８ Ｎｏ．７ Ｊｕ１． ２０１６
电流外环 电压 内环 无缝切换控 制策略
李建霖 ，唐 欣 ，陈 胜 。 （１．长沙理工大学 电气与信息工程学 院，长沙 ４１００１４；
由于分布式光伏并 网发电系统不仅能将 多余 引 人 间接 电 流 控 制 ，即 电流 外 环 控 制 并 网运 行 时
电能输送给大 电网 ，而且还能在电网出现故障时给 的输 出电流 ，而 电压 内环保证 网侧负载 电压 的稳
本地 负载独立供 电 ，因而被广泛应用 于新能源开 定 性 。在 此 基 础 上 ，文 献 ［５—６］提 出并 网模 式 下 的
２．珠海 万力 达 电气 自动化 有 限公 司 ，珠海 ５１９０７５）
摘要 ：逆变器 在独立，并网模 式切换瞬间容易 出现过电压和过 电流问题。为此 ，本文提 出电流外环 、电压 内环 的 控制策略 ，保 证模 式切换时控制指令的稳定性 ；同时为了减小控制误差引入前馈控制 ，最终 达到减小 系统 的过 渡 时间和改善供 电电压质量 的 目的。为验证 此控 制策略的有效性 ，本文利用 电磁暂 态仿 真软件 ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ建 立双模式供 电系统模型 ，对所提切换控 制策略与传统模式 切换进行 了仿真 比较 。仿真结果表 明 ，所提 出的切换 控制策略能有效抑制独立，并网模式 相互 切换 引起 的暂态冲击 ，达到无缝切换 的 目的。 关键字 ：逆变器 ；前馈控制 ；暂态冲击 ；模式转换 ；无缝切换 中圈分类号 ：ＴＭ４６ 文献标志码 ：Ａ 文章编号 ：１００３—８９３０（２０１６）０７－０００７－０５ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００３—８９３０．２０１６．０７．００２
Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１００１４，Ｃｈｉｎａ；２．Ｚｈｕｈａｉ Ｗａｎｌｉｄａ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｚｈｕｈａｉ ５１９０７５，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｖｅｒｖｏｌｔａｇｅ ｕｓｕａｌｌｙ ｏｃｃｕｒｓ ｗｈｅｎ ａｎ ｉｎｖｅｒｔｅｒ ｓｗｉｔｃｈｅｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓｔａｎｄ—ａｌｏｎｅ ａｎｄ ｇｒｉｄ—ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｍｏｄｅｓ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ａ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｆｏｒ ｏｕｔｅｒ ｃｕｒｒｅｎｔ ａｎｄ ｉｎｎｅｒ ｖｏｌｔａｇｅ ｔｏ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎｓｔｒｕｃ— ｔｉｏｎ．Ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ，ｆｅｅｄ－ｆｏｒｗａｒｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｅｒｏｒ，ａｎｄ ｕｌｔｉｍａｔｅｌｙ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｔｒａｎ－ ｓｉｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｖｏｌｔａｇｅ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ａ ｄｕａｌ。ｍｏｄｅ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｂｕｉｌｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｔｒａｎｓｉｅｎｔ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｏｆｔｗａｒｅ ＰＳＣＡＤ ／ＥＭＴＤＣ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｖｅｒｉｆｙ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｓｔｒａｔｅｇ ｙ ｃａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｓｕｐｐｒｅｓｓ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｉｅｎｔ ｒｕｓｈ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｂｅｔｗｅｅｎ ｍｏｄｅｓ ｏｆ ｖｏｌｔａｇｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒ ｕ ｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｒｅａｌｉｚｅ ｓｅａｍｌｅｓｓ ｓｗｉｔｃｈ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｉｎｖｅｒｔｅｒ；ｆｅｅｄ—ｆｏｒｗ ａｒｄ ｃｏｎｔｒｏｌ；ｔｒａｎｓｉｅｎｔ ｒｕｓｈ；ｍｏｄｅ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ；ｓｅａｍｌｅｓｓ ｓｗｉｔｃｈ
网工 作 模 式 下供 电静 态 稳 定 性 。为 了达 到无 缝 切 （可 理 解 为 逆 变 器 的 输 出 电压 直 接 控 制 ），在 模 式
换 的 目的 ，文献【３】在独立模式下采用 电感 电流 内 切换过程 中电压控制器结构 的变化 ，会导致暂 态
Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｔｒａｔｅｇｙ ｆｏｒ Ｓｅａｍ ｌｅｓｓ Ｓｗｉｔｃｈ ｏｆ Ｏｕｔｅｒ Ｃｕｒｒｅｎｔ ａｎｄ Ｉｎｎｅｒ Ｖｏｌｔａｇｅ
ＬＩ Ｊｉａｎｌｉｎ ２，ＴＡＮＧ Ｘｉｎ ，ＣＨＥＮ Ｓｈｅｎｇ （１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈａｎｇｓｈａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，