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近年来，伴随着微电网的快速发展，逆变器作为微电网中重要的电力电子变换器，其控制方法对微电网系统的稳定运行具有重要意义。一个稳定的微电网系统不仅要求其能够在并网（Grid-Connected, GC）模式和孤岛（Stand-Alone, SA）模式下稳定运行，而且其需要保证能够在两种模式间实现无缝切换，从而确保系统内关键负载的供电质量。

目前，多逆变器协调控制策略主要分为集中控制和分布控制两类。其中集中控制需要中央控制器和远程通信线，当微电网系统规模较大，分布式发电（Distributed Generation, DG）单元分布较分散时，远程通信线会大幅增加建设成本并降低系统的可靠性，因此无通信线的分布控制是目前研究的重点。

分布控制主要包括主从控制与对等控制。对于主从控制中主逆变器在并网模式与孤岛模式间的无缝切换策略，学者们已经做了诸多研究。有学者提出了一种应用于光伏-电池储能的控制策略，其将电流控制与电压控制相结合，使得系统可以在电网故障时平滑地切换到孤岛模式运行。但是在两种不同的控制器间切换可能会使切换受到励磁涌流和畸变电压的影响。

鉴于此，有学者提出一种基于观测器的无传感电容电流控制策略，在并网模式下，并网电流外环与孤岛控制结构相结合，形成了一个利于模式切换的复合控制结构。然而，电容电压的参考值选取依赖于孤岛检测，在检测时间内的供电质量无法得到保证。

对此，一种间接电流控制策略成为研究热点，即在并网模式下，并网电流环作用将逆变器控制为一个电流源；而在孤岛模式中，其会自动饱和切换为电压控制。但是这种方法对主逆变器可靠性要求高，整个系统额定功率大且其中远距离设备供电电压质量较差。对等控制作为另一种无需通信的控制方法，同样存在诸多问题。例如，当电网发生波动时，并网电流和电容电压中均会存在谐波扰动，此时系统内的供电质量必然会受到一定程度的影响。

当电网恢复后，首先应对并网开关两侧的电压进行预同步控制。现有预同步控制策略大多依赖远程通信线获取电网电压信息，逆变器据此来调节自身输出电压使其与电网电压一致。但实际上，DG单元通常分布较为分散，这大大增加了微电网系统的建设成本与难度。

四川大学电气工程学院、西安交通大学电气工程学院的研究人员郭慧珠、孟鑫、贺明智、刘雪山、刘进军，在2022年第10期《电工技术学报》上撰文，提出一种具有高电能质量且无需远程通信线的微电网平滑切换控制策略。

图1 实验平台（结构）

图2 实验平台（实物）

微电网主要由多台并联分布式发电单元和一台预同步单元构成，针对分布式发电单元中的接口逆变器提出一种统一并网电流控制结构，具有如下优点：

①无需孤岛检测便能实现逆变器并网运行状态电流控制模式和孤岛运行状态电压控制模式的自动切换，以确保负载供电质量；

②所提统一并网电流控制结构能有效抑制并网电流与电容电压中的谐波；

③当电网频率发生波动时，逆变器仍能按照指令值输出相应的有功及无功功率，并且在并网运行状态无需锁相环或锁频环即可实现与电网同步。

此外，他们所提出的预同步单元能够在不依赖远程通信线的情况下实现微电网电压与电网电压的预同步控制，减小孤岛运行状态转为并网运行状态时的冲击电流。研究人员最后对控制参数进行优化设计，并通过实验验证所提控制策略的有效性和可行性。实验结果表明，所提策略可以实现微电网中并联逆变器在并网模式与孤岛模式间的平滑切换，且能够保证关键负载的供电质量。

本文编自2022年第10期《电工技术学报》，论文标题为“无通信高电能质量的微电网平滑切换控制策略”。本课题得到了四川大学博士后交叉学科创新启动基金和四川大学专职博士后研发基金的支持。

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2022年9月16-18日重庆市

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