一种基于微电网的逆变器自适应状态识别函数搭建方法技术

本发明专利技术公开了一种基于微电网的逆变器自适应状态识别函数搭建方法，包括以下步骤：(1)分析逆变器控制方式切换时间和并网开关切换时间之间的时序配合引起的微电网非正常运行状态；(2)根据逆变器双环控制原理，建立能反映微电网运行模式的自适应状态识别函数；(3)为逆变器的自适应状态识别函数设置具体参数，以使得逆变器可以完成自适应切换。本发明专利技术提供了一种基于微电网的逆变器自适应状态识别函数搭建方法，利用状态识别函数改进逆变器的控制方式，使逆变器能够自动选择与微电网运行模式相适应的控制方式，从而减小逆变器控制方式转变和并网开关关断动作时间差引起的不正常运行时间，加快系统稳定，使微电网的离网过程更加平滑。

A method for constructing adaptive state identification function of inverters based on Microgrid

The invention discloses a method of building adaptive inverter microgrid based on state identification function, which comprises the following steps: (1) the timing between switching time analysis control method of inverter and grid connected switching time switch with micro grid caused by abnormal condition; (2) according to the control principle of double loop inverter, established can reflect adaptive state recognition the function of microgrid operation mode; (3) to set the specific parameters for the adaptive state recognition function of the inverter, the inverter can be completed by adaptive switching. The present invention provides a method of building adaptive state recognition function of micro grid inverter based on improved inverter control mode using the state identification function, so that the inverter can adapt to automatic selection and micro grid operation mode and control mode, not the normal operation time so as to reduce the inverter control mode and grid connected switch off time difference caused by action the speed of system stability, the micro grid off grid process more smoothly.

【技术实现步骤摘要】
一种基于微电网的逆变器自适应状态识别函数搭建方法
本专利技术涉及电气信息领域，具体是指一种基于微电网的逆变器自适应状态识别函数搭建方法。
技术介绍
微电网作为消纳分布式电源的主要形式，通常运行在并网模式和孤岛模式，并且要求能在两种运行模式间平滑切换，因此，微电网的控制策略显得尤为重要，而微电网的控制策略主要通过逆变器的控制来实现，鲁宗相，王彩霞，闵勇，等。微电网研究综述[J]。电力系统自动化，2007，31(19)：100-107。逆变器控制方式作为微电网研究的关键技术备受关注，国内外许多专家学者都对逆变器控制结构做出了改进。有些研究通过重复控制技术，结合常规比例积分控制器组成复合控制改进微电网三相接口逆变器，王晓寰，张纯江，丁峰。分布式发电系统并网切换暂态过程分析[J]。电网技术，2010(7)：160-163。有些则针对三相不平衡时的微电网切换过程，研究基于正序电压的广义积分，实现无缝切换，王晓寰，张纯江。分布式发电并网无缝切换控制算法设计与实现[J]。电网技术，2012(7)：191-194。还有些研究对传统双环矢量控制回路进行改进，提出一种三环控制结构，引入传统下垂控制，对电流外环的输入量进行修正，保证控制器在微电网孤岛运行时为微电网提供电压和频率支撑，牟晓春，毕大强，任先文。低压微网综合控制策略设计[J]。电力系统自动化，2010，34(19)：91-96.。上述研究主要集中于对逆变器控制回路的改进，一些数学推导过于繁杂，也没有关注到逆变器控制方式的切换时间和并网开关的切换时间之间的时序问题，会对微电网离网过程中频率和电压的稳定产生影响。专利技术内容本专利技术的目的在于克服上述问题，提供了一种基于微电网的逆变器自适应状态识别函数搭建方法，利用状态识别函数改进逆变器的控制方式，使逆变器能够自动选择与微电网运行模式相适应的控制方式，从而减小逆变器控制方式转变和并网开关关断动作时间差引起的不正常运行时间，加快系统稳定，使微电网的离网过程更加平滑。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种基于微电网的逆变器自适应状态识别函数搭建方法，包括以下步骤：(1)分析逆变器控制方式切换时间和并网开关切换时间之间的时序配合引起的微电网非正常运行状态；(2)根据逆变器双环控制原理，建立能反映微电网运行模式的自适应状态识别函数；(3)为逆变器的自适应状态识别函数设置具体参数，以使得逆变器可以完成自适应切换。步骤(1)的具体分析过程为：(11)假设从中央控制器发送离网指令到主逆变器的传输时间为tnc，逆变器的开关动作时间为tnd，则从指令发送到主逆变器完成切换动作的时间为tn＝tnc+tnd；(12)假设中央控制器的离网指令发送到PCC点的传输时间为tpc，PCC点接收到离网信号到断开并网开关的时间为tpd，则从发送指令到PCC处并网开关完全断开的时间为tp＝tpc+tpd；(13)由于PCC点的并网开关多为各种型号的断路器，关断时间较长，而逆变器的控制开关一般为普通的低压刀闸，所以两种开关的动作时间tpd和tnd不相同；由于传输路径的不同，离网信号的传输时间tnc和tpc也不同；因此从中央控制器发送离网指令到主逆变器完成切换动作的时间tn和到PCC处并网开关完全断开的时间tp也不相同，如此便导致微电网会出现运行状态与控制方式不匹配的不安全运行方式；(14)假设微电网运行的时间为t，中央控制器在t0时刻发出离网控制命令，则逆变器控制方式切换的时刻为tn，PCC点开关断开时刻为tp；若tn＞tp，会出现微电网已经切换为孤岛运行状态，而逆变器还没来得及切换控制模式的不安全运行情况；此时，中央控制器发送离网指令后，PCC点并网开关已经断开，而逆变器控制方式的切换开关还没有动作，则微电网进入不安全运行状态；此时，主逆变器和从控逆变器都以PQ控制方式并网，无法提供相应的电压和频率支撑，导致系统短暂的电压和频率失衡，甚至系统崩溃；若tn＜tp，会出现微电网还未切换为孤岛运行模式，而逆变器已经切换控制模式的异常情况；中央控制器发送离网指令后，PCC点并网开关还没断开，而逆变器控制方式的切换开关已经动作，微电网进入不安全运行状态；此时，微电网并网运行，但主逆变器按VF控制模式运行，不服从中央控制器的功率分配，很容易发生交换功率过限的问题，严重的会导致微电网系统崩溃瓦解。步骤(2)的具体建立过程为：(21)当逆变器开关切换到VF控制时，电流内环的输入电流参考值应该为VF控制外环的输出，当逆变器开关切换到PQ控制时，电流内环的输入电流参考值应该为PQ控制外环的输出，根据上述内容引入状态识别自适应函数f(ω-ωgrid)以实现上述过程，相应的传递函数如下：idref＝[1-f(ω-ωgrid)]Cpd(s)+f(ω-ωgrid)Cvd(s)(1)iqref＝[1-f(ω-ωgrid)]Cpq(s)+f(ω-ωgrid)Cvq(s)(2)式中，idref和iqref分别为电流内环的直轴输入电流参考值和交轴输入电流参考值；(22)f(ω-ωgrid)为状态识别自适应函数，通过Simulink环境中的Systemfunction函数，令其在0和1之间转换，ω为微电网馈线测得的角频率，ωgrid为大电网侧测得的角频率；当f(ω-ωgrid)＝0时，idref＝Cpd(s)，iqref＝Cpq(s)，逆变器按照PQ控制模式运行；当f(ω-ωgrid)＝1时，idref＝Cvd(s)，iqref＝Cvq(s)，逆变器按照VF控制模式运行；Cpd(s)和Cpq(s)分别为PQ控制方式下的电流内环输入参考电流的直轴分量和交轴分量，其表达式如下：其中，k1dp和k1di分别为直轴分量的PQ控制外环的比例积分控制器的比例参数和积分参数；k1qp和k1qi分别为交轴分量的PQ控制外环的比例积分控制器的比例参数和积分参数；Pref和Qref分别为有功和无功参考值；Vd和Vq为电容电压实际运行值的直轴分量和交轴分量；id和iq为电感电流实际运行值的直轴分量和交轴分量；Cvd(s)和Cvq(s)分别为VF控制模式时的电流内环输入参考电流的直轴分量和交轴分量，其表达式如下：其中，k2dp和k2di分别为直轴分量的VF控制外环的比例积分控制器的比例参数和积分参数；k2qp和k2qi分别为交轴分量的VF控制外环的比例积分控制器的比例参数和积分参数；vdref和vqref分别为电容电压参考值的直轴分量和交轴分量；vd和vq分别为电容电压实际运行值的直轴分量和交轴分量。步骤(3)中所述的逆变器的自适应状态识别函数设置具体参数的方法为：设ωgrid为角频率参考值，微电网并网运行时，要求频率偏差应控制在±0.5Hz以内，因此，当ω-ωgrid在±π范围内波动时，微电网运行在并网状态，逆变器应当采取PQ控制；当ω-ωgrid超出±π的范围时，中央控制器会控制微电网切换为孤岛运行状态，逆变器应当采取VF控制；因此我们可以设置状态识别自适应函数在0和1之间切换的阈值为±π，只有当ω-ωgrid在超过±π时，达到自适应函数的阈值，自适应函数的数值切换才会被触发，自适应函数值将由0跳变到1，否则自适应函数会一直保持初始状态，输出为0；即若-π≤f(ω-ωgrid)≤π(7)则自适应输出切本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于微电网的逆变器自适应状态识别函数搭建方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)分析逆变器控制方式切换时间和并网开关切换时间之间的时序配合引起的微电网非正常运行状态；(2)根据逆变器双环控制原理，建立能反映微电网运行模式的自适应状态识别函数；(3)为逆变器的自适应状态识别函数设置具体参数，以使得逆变器可以完成自适应切换。

【技术特征摘要】
1.一种基于微电网的逆变器自适应状态识别函数搭建方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)分析逆变器控制方式切换时间和并网开关切换时间之间的时序配合引起的微电网非正常运行状态；(2)根据逆变器双环控制原理，建立能反映微电网运行模式的自适应状态识别函数；(3)为逆变器的自适应状态识别函数设置具体参数，以使得逆变器可以完成自适应切换。2.根据权利要求1所述的一种基于微电网的逆变器自适应状态识别函数搭建方法，其特征在于：步骤(1)的具体分析过程为：(11)假设从中央控制器发送离网指令到主逆变器的传输时间为tnc，逆变器的开关动作时间为tnd，则从指令发送到主逆变器完成切换动作的时间为tn＝tnc+tnd；(12)假设中央控制器的离网指令发送到PCC点的传输时间为tpc，PCC点接收到离网信号到断开并网开关的时间为tpd，则从发送指令到PCC处并网开关完全断开的时间为tp＝tpc+tpd；(13)由于PCC点的并网开关多为断路器，关断时间较长，而逆变器的控制开关一般为普通的低压刀闸，所以两种开关的动作时间tpd和tnd不相同；由于传输路径的不同，离网信号的传输时间tnc和tpc也不同；因此从中央控制器发送离网指令到主逆变器完成切换动作的时间tn和到PCC处并网开关完全断开的时间tp也不相同，如此便导致微电网会出现运行状态与控制方式不匹配的不安全运行方式；(14)假设微电网运行的时间为t，中央控制器在t0时刻发出离网控制命令，则逆变器控制方式切换的时刻为tn，PCC点开关断开时刻为tp；若tn＞tp，会出现微电网已经切换为孤岛运行状态，而逆变器还没来得及切换控制模式的不安全运行情况；此时，中央控制器发送离网指令后，PCC点并网开关已经断开，而逆变器控制方式的切换开关还没有动作，则微电网进入不安全运行状态；此时，主逆变器和从控逆变器都以PQ控制方式并网，无法提供相应的电压和频率支撑，导致系统短暂的电压和频率失衡，甚至系统崩溃；若tn＜tp，会出现微电网还未切换为孤岛运行模式，而逆变器已经切换控制模式的异常情况；中央控制器发送离网指令后，PCC点并网开关还没断开，而逆变器控制方式的切换开关已经动作，微电网进入不安全运行状态；此时，微电网并网运行，但主逆变器按VF控制模式运行，不服从中央控制器的功率分配，很容易发生交换功率过限的问题，严重的会导致微电网系统崩溃瓦解。3.根据权利要求2所述的一种基于微电网的逆变器自适应状态识别函数搭建方法，其特征在于：步骤(2)的具体建立过程为：(21)当逆变器开关切换到VF控制时，电流内环的输入电流参考值应该为VF控制外环的输出，当逆变器开关切换到PQ控制时，电流内环的输入电流参考值应该为PQ控制外环的输出，根据上述内容引入状态识别自适应函数f(ω-ωgrid)以实现上述过程，相应的传递函数如下：idref＝[1-f(ω-ωgrid)]Cpd(s)+f(ω-ωgrid)Cvd(s)(1)iqref＝[1-f(ω-ωgrid)]Cpq(s)+f(ω-ωgrid)Cvq(s)(2)式中，idref和iqref分...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷霞，邱少引，李骊，方勇，张力，余碧凯，吴卓聪，
申请(专利权)人：西华大学，
类型：发明
国别省市：四川,51