本發(fā)明涉及電力發(fā)電領域，具體涉及一種微網變流器的并/離網無縫切換方法。

背景技術：
近年來，隨著用電負荷的不斷增加，社會對電力需求不斷增長，集中式大電網在運行實踐中表現(xiàn)出一些不足，如成本高，運行難度大，難以滿足用戶越來越高的安全性和可靠性要求。與集中式發(fā)電相比，分布式發(fā)電可節(jié)省輸配電資源和運行費用，減少集中輸電的線路損耗，可以作為大型電網的有力補充和有效支撐。微網技術整合了分布式電源的優(yōu)勢，其內部的電源主要由電力電子器件電路負責能量轉換；微網中變換器的控制需要根據微網運行模式的不同而變化；微網相對于外部大電網表現(xiàn)為單一的受控單元，并可同時滿足用戶對電能質量和供電安全等的要求。微網包括并網運行模式和離網運行模式；并網運行模式，微網與大電網并網運行，通過控制變換器輸出電流與電網電壓同相位，即傳統(tǒng)的電流控制，達到單位功率因數輸出，同時間接控制變換器輸出功率；離網運行模式，當電網故障時，微網及時與大電網斷開而獨立運行；離網運行模式時，針對不同負載，微網具有良好的輸出外特性，通常包括PQ法，PV法，V/f法等輸出外特性控制方法。微網在以上兩種模式之間的切換過程必須快速準確，以提高配電系統(tǒng)的可靠性。如果控制不當，可能由于加在負載上的電壓/電流突變造成負載損壞。因此，需要提供一種微網變流器能夠在并網狀態(tài)下平滑切換到離網狀態(tài)無縫切換方法。

技術實現(xiàn)要素：
為了滿足現(xiàn)有技術的需要，本發(fā)明提供了一種微網變流器的并/離網無縫切換方法，所述方法包括下述步驟：步驟1：實時檢測微網變流器中每個電力電子器件在開關周期時刻的負載電壓Uload；步驟2：依據所述負載電壓Uload與電網的實時電壓期望值U的差值絕對值|ΔU|切換微網變流器的并網模式和離網模式。優(yōu)選的，所述電力電子器件包括IGBT和MOSFET；優(yōu)選的，所述步驟2中將所述|ΔU|與電壓差閾值ΔUlimit進行比較：若|ΔU|≥ΔUlimit，則電網發(fā)生異常，微網變流器從電流控制的并網模式切換到電壓控制的離網模式；若|ΔU|＜ΔUlimit，則對電網進行孤島分析；電網發(fā)生孤島時，微網變流器從電流控制的并網模式切換到電壓控制的離網模式；電網正常時，微網變流器維持電流控制的并網模式；優(yōu)選的，所述微網變流器為雙向儲能變流器；所述雙向儲能變流器包括三相全橋變流器和工頻隔離變壓器；所述三相全橋變流器的交流輸出端與工頻隔離變壓器的低壓端連接；所述工頻隔離變壓器的高壓端通過交流晶閘管接入電網；所述微網變流器中的控制器依據|ΔU|與電壓差閾值ΔUlimit的比較結果，控制交流晶閘管斷開，從而實現(xiàn)微網由并網模式切換到離網模式；優(yōu)選的，所述微網變流器為雙向儲能變流器；所述雙向儲能變流器包括三相全橋逆變器和DC/DC變換電路；所述三相全橋逆變器的交流輸出端通過交流晶閘管接入電網；所述微網變流器中的控制器依據|ΔU|與電壓差閾值ΔUlimit的比較結果，控制所述交流晶閘管斷開，從而實現(xiàn)微網由并網模式切換到離網模式；優(yōu)選的，所述控制器包括數據采集模塊、數據比較模塊、孤島分析模塊和邏輯控制模塊；所述數據采集模塊實時采集三相全橋變流器或三相全橋逆變器中的每個電力電子器件在開關周期時刻的負載電壓Uload；所述數據比較模塊用于計算負載電壓Uload與電網的實時電壓期望值U的差值ΔU，并將|ΔU|與電壓差閾值ΔUlimit進行比較；若|ΔU|≥ΔUlimit，所述數據比較模塊輸出的比較值C＝1，若|ΔU|＜ΔUlimit，所述數據比較模塊輸出的比較值C＝0；所述孤島分析模塊依據數據比較模塊輸出的比較值C對電網進行孤島分析；所述邏輯控制模塊依據所述比較值C和孤島分析結果進行邏輯運算，通過邏輯運算結果控制所述交流晶閘管的工作狀態(tài)；優(yōu)選的，若所述數據比較模塊輸出的比較值C＝1，所述孤島分析模塊不工作，所述邏輯控制模塊輸出交流晶閘管斷開指令，微網由并網模式切換至離網模式；若所述數據比較模塊輸出的比較值C＝0，所述孤島分析模塊采用功率擾動的方法對電網進行孤島檢測；當電網發(fā)生孤島時，所述邏輯控制模塊輸出交流晶閘管斷開指令，微網由并網模式切換至離網模式；當電網正常時，所述邏輯控制模塊不輸出交流晶閘管動作指令，微網維持并網模式；優(yōu)選的，所述功率擾動的方法包括：若第n-1個電力電子器件開關周期時刻的并網電流為I，則在電力電子器件的第n個開關周期時刻，向電網輸出電流大小為I+Δi的并網電流并網；在電力電子器件的第n+1個開關周期時刻，向電網輸出電流大小為I-Δi的并網電流并網；分別檢測第n個和第n+1個開關周期時刻，所述微網變流器輸出的電壓值，若所述電壓值不隨所述正向擾動信號和負向擾動信號而改變，則電網正常；否則電網異常，所述邏輯控制模塊輸出交流晶閘管斷開指令，微網由并網模式切換至離網模式。與最接近的現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)異效果是：1、本發(fā)明技術方案中，微網變流器能夠由電流控制的并網模式快速切換為電壓控制的離網模式，確保負載上電壓不突變，從而保護重要負載不受損壞；2、本發(fā)明技術方案中，微網變流器在各電力電子器件的開關周期中均可檢測負載電壓與電網的實時電壓期望值進行比較，從而保證并網模式到離網模式的快速與準確性；3、本發(fā)明提供的微網變流器的并/離網無縫切換方法，無論在負載功率與變流器所發(fā)功率匹配或不匹配時，均能快速檢測到電網異常，斷開電網與負載的連接。附圖說明下面結合附圖對本發(fā)明進一步說明。圖1是：本發(fā)明實施例中微網變流器的系統(tǒng)連接圖；圖2是：本發(fā)明實施例中微網變流器由并網模式切換至離網模式的流程圖；圖3是：本發(fā)明實施例中并網功率5kW,負載2kW,發(fā)生孤島時的負載電壓波形圖；圖4是：本發(fā)明實施例中并網功率5kW,負載10kW,發(fā)生孤島時的負載電壓波形圖；圖5是：本發(fā)明實施例中并網功率5kW,負載5kW,發(fā)生孤島時的負載電壓波形圖；圖6是：本發(fā)明實施例中并網功率5kW,負載2kW,孤島后切換為電壓控制模式的負載電壓波形圖；圖7是：本發(fā)明實施例中并網功率5kW,負載10kW,孤島后切換為電壓控制模式的負載電 壓波形圖；圖8是：本發(fā)明實施例中并網功率5kW,負載5kW,孤島后切換為電壓控制模式的負載電壓波形圖。具體實施方式下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。一、如圖1所示，微網變流器的一端與儲能裝置連接，另一端通過并網開關與電網連接，負載連接于微網變流器與電網之間；示波器可以監(jiān)測負載的工作狀態(tài)。如圖2所示本發(fā)明提供的一種微網變流器的并/離網無縫切換方法包括下述步驟：1、實時檢測微網變流器中每個電力電子器件在開關周期時刻的負載電壓Uload；2、依據負載電壓Uload與電網的實時電壓期望值U的差值絕對值|ΔU|切換微網變流器的并/離網工作模式，具體為將該差值絕對值|ΔU|與電壓差閾值ΔUlimit進行比較：若|ΔU|≥ΔUlimit，則電網發(fā)生異常，微網變流器采用電壓控制模式，微網由并網運行模式切換至離網運行模式；若|ΔU|＜ΔUlimit，則對電網進行孤島分析；電網發(fā)生孤島時，微網變流器采用電壓控制模式，微網由并網運行模式切換至離網運行模式；電網正常時，微網變流器采用電流控制模式，微網為并網運行模式。二、本實施例中的微網變流器雙向儲能變流器包括：1、由三相全橋變流器、公平隔離變壓器和控制器組成的雙向儲能變流器；三相全橋變流器的交流輸出端通過交流接觸器與隔離變壓器的低壓端連接；隔離變壓器的高壓端與交流母線連接后通過交流晶閘管SCR接入電網；三相全橋變流器中的電力電子器件包括IGBT和MOSFET。2、由DC/DC變換電路、三相全橋變流器和控制組成的雙向儲能變流器；DC/DC變換電路為高頻隔離升壓電路；三相全橋逆變器的交流輸出端通過交流晶閘管SCR接入電網，三相全橋逆變器將DC/DC變換電路輸出的直流電能轉換為三相交流電能；3、上述兩種結構的雙向儲能變流器的控制器結構與功能完全相同；(1)控制器依據差值絕對值|ΔU|與電壓差閾值ΔUlimit的比較結果，控制交流晶閘管SCR的斷開，從而實現(xiàn)微網的離網模式和并網模式。交流晶閘管SCR斷開時，微網為離網模式；交流晶閘管SCR閉合時，微網為并網模式。(2)控制器包括數據采集模塊、數據比較模塊、孤島分析模塊和邏輯控制模塊；①：數據采集模塊實時采集三相全橋變流器或者三相全橋逆變器中的每個電力電子器件在開關周期時刻的負載電壓Uload。②：數據比較模塊用于計算負載電壓Uload與電網的實時電壓期望值U的差值ΔU，并將|ΔU|與電壓差閾值ΔUlimit進行比較；若|ΔU|≥ΔUlimit，數據比較模塊輸出的比較值C＝1，若|ΔU|＜ΔUlimit，數據比較模塊輸出的比較值C＝0。③：孤島分析模塊依據數據比較模塊輸出的比較值C對電網進行孤島分析。若數據比較模塊輸出的比較值C＝1，孤島分析模塊不工作；若數據比較模塊輸出的比較值C＝0，孤島分析模塊采用功率擾動的方法對電網進行孤島檢測；功率擾動的方法包括：若第n-1個電力電子器件開關周期時刻的并網電流為I，則在電力電子器件的第n個開關周期時刻，向電網輸出電流大小為I+Δi的并網電流并網，即向電網輸出包含有電流值為Δi的正向擾動信號；在電力電子器件的第n+1個開關周期時刻，向電網輸出電流大小為I-Δi的并網電流并網，即向電網輸出包含有電流值為Δi的負向擾動信號；分別檢測第n個和第n+1個開關周期時刻，所述微網變流器輸出的電壓值，若所述電壓值不隨所述正向擾動信號和負向擾動信號而改變，則電網正常；否則電網異常，所述邏輯控制模塊輸出交流晶閘管斷開指令，微網由并網模式切換至離網模式。⑤：邏輯控制模塊依據比較值C和孤島分析結果進行邏輯運算，通過邏輯運算結果控制所述交流晶閘管SCR的工作狀態(tài)。若數據比較模塊輸出的比較值C＝1，邏輯控制模塊輸出交流晶閘管SCR斷開指令，微網由并網模式切換至離網模式；若數據比較模塊輸出的比較值C＝0，當電網發(fā)生孤島時，邏輯控制模塊輸出交流晶閘管SCR斷開指令，微網由并網模式切換至離網模式；當電網正常時，邏輯控制模塊不輸出交流 晶閘管SCR的動作指令，微網為并網模式。三、當采用5kW的微網變流器，負載分別為2kW、5kW和10kW，電網發(fā)生孤島的情況：1、如圖3所示，當微網變流器以5kW并網運行時，在某一時刻發(fā)生了孤島，負載電壓將由峰值311V突變?yōu)榉逯到?00V，易造成負載損壞。2、如圖4所示，當微網變流器以5kW并網運行時，在某一時刻發(fā)生了孤島，負載電壓將由峰值311V突變?yōu)榉逯到?60V，將使負載不能正常工作。3、如圖5所示，當微網變流器以5kW并網運行時，在某一時刻發(fā)生了孤島，負載電壓將維持不變。4、如圖6、7和8所示，微網變流器以5kW并網運行時，系統(tǒng)在不同的負載時，電網發(fā)生異常后負載上的電壓波形，從上述波形可得，通過本發(fā)明提供的并/離網無縫切換方法檢測電網異常，切斷交流晶閘管SCR或晶閘管開關，微網變流器由電流控制模式轉換為電壓控制模式，能夠維持負載的電壓穩(wěn)定。最后應當說明的是：所描述的實施例僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒旧暾堉械膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本申請保護的范圍。