并网运行模式和独立运行模式切换的前馈控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及逆变器，属于电力电子与电工技术领域，特别设及逆变器的一种并网 运行模式和独立运行模式切换的前馈控制方法。
【背景技术】
[0002] 分布式发电系统与电网和负载的接口常采用逆变器，该系统通常有并网运行和独 立运行两种模式。能源充足时系统工作于并网模式，一方面保证本地负载正常工作，另一方 面将多余的电能输送给电网，提高能源利用率；反之，系统则切换至独立模式，仅为本地负 载供电。在并网运行模式下，一般需要电流控制器对并网电流进行有效的控制，即为电流型 控制方式；而在独立运行模式下，逆变器输出对负载来说相当于一个电压源，需采用电压控 制器对逆变器的电压进行控制，即为电压型控制方式。
[0003] 在该两种模式切换过程中，可能产生较大电压/电流冲击（电量冲击），该对逆变 器、负载和电网都是不利的，控制系统必须准确、快速地实现两种控制方式的转换，保证切 换时刻，本地负载电压突变尽可能要小，W减少其（特别是敏感性负载）损害，同时入网电 流要控制得当，W免过流对电网设备造成影响。基于此类情况，独立运行模式和并网运行模 式的平滑切换控制被提出并成为研究热点。
[0004] 在本发明之前，关于独立运行与并网运行间的平滑切换，大多数的控制方法均有 相似之处，即如何最好地实现两种控制模式转换，从而最大限度的减小电压/电流的突变。 [000引其存在的缺陷
[0006] 一是；当并网切换时，并网之前，控制逆变器的输出电压不断跟踪电网电压的幅 值、相位；脱网切换到独立运行时，控制系统W断网前负载电压的相位、幅值作为电压参考 信号，从而实现无缝切换。虽然在一定程度上解决了随意切换所带来的问题，但该方法忽略 了在电网出现故障时，并网开关（通常采用双向晶闽管）只有在入网电流完全过零后才能 断开，该样从故障发生到并网开关断开该段时间里，控制环节仍为电流型的控制方式，所W 本地负载两端的电压仍然会受到故障电网电压的影响，并且会产生突变，进而会对某些敏 感负载在一定程度上带来安全隐患。
[0007] 二是；为了解决上述问题，并网开关的关断信号由控制系统给出的同时，控制环节 由电流型控制方式转为电压型控制方式，间接地通过控制此时逆变器输出电压的幅值、相 位来加快并网开关的关断速度，进而改善上述问题。但该方法欠妥，因为在电网发出故障的 时刻，很难测定电网电压，加速关断该一控制思想很可能不成立，甚至会在一定程度上延长 了关断时间。
【发明内容】
[000引本发明的目的就在于克服上述缺陷，研制并网运行模式和独立运行模式切换控制 的前馈控制方法。
[0009] 本发明的技术方案是：
[0010] 并网运行模式和独立运行模式切换控制电路，直流电源连接逆变器，逆变器的输 出接负载，再经并网开关连到电网，其主要技术特征在于直流电源的输入直流电压、逆变器 中滤波电感上的电流检测信号、负载电压检测信号、并网电流检测信号和电网电压检测信 号均连接到调理电路，调理电路的输出连接到控制巧片的AD采样输入端，AD采样输出分别 将对应的信号连接到离网电压基准前馈和电网电压前馈模块、电流调节器、电压控制器、电 流控制器和电网电压前馈模块；离网电压基准分成两路分别连接到电压控制器和离网电压 基准前馈模块，并网电流基准连接到电流控制器，电压控制器和电流控制器的输出均连接 到模式开关，模式开关的输出连接到电流调节器，电流调节器的输出连接到加法器；离网电 压基准前馈和电网电压前馈均连接到选择开关，选择开关的输出再连接到加法器，加法器 的输出连接到PWM发生器，再连接到驱动电路，驱动电路的输出连接到逆变器。
[0011] 所述当逆变器处于并网运行模式下，模式开关选择电流控制器实现电流型控制模 式，同时选择开关选择电网电压前馈，并送往加法器与电流调节器的输出信号相加得到调 制波信号，其中电网电压前馈量经PWM发生器产生相应的预置占空比。
[0012] 所述当逆变器处于独立运行模式下，模式开关选择电压控制器实现电压型控制模 式，同时选择开关选择离网电压基准前馈，并送往加法器与电流调节器的输出信号相加得 到调制波信号，其中离网电压基准前馈量经PWM发生器产生相应的预置占空比。
[0013] 所述逆变器在并网运行模式和独立运行模式下分别选择电网电压前馈和离网电 压基准前馈产生预置占空比，所述两种模式下前馈量的产生方法，和所述两种模式进行切 换时选择开关与模式开关的同步切换：
[0014] (1)在逆变器处于并网运行模式时，电网电压前馈由电网电压采样值除W直流电 源输入电压采样值计算得到，即u。。^Vdc^s，其中是电网电压的采样值，对应电网电压，Vdu 是逆变器的直流电源输入电压采样值，对应直流电源输入电压：
[0015] (2)在逆变器处于独立运行模式时，离网电压基准前馈由离网电压基准除W直流 电源输入电压采样值计算得到，即Ugt uf/Vd。,，其中U。。,。,是独立运行时逆变器输出电压的 离网电压基准，Vdc^s是逆变器的直流电源输入电压采样值，对应直流电源输入电压；
[0016] (3)在所述两种模式进行切换时，选择开关和模式开关同步切换，具体步骤是：当 逆变器由独立运行模式切换至并网运行模式时，①调整逆变器的输出电压，实现电网的锁 相；②切换模式开关，控制模式由电压型控制转为电流型控制，同时选择开关选择电网电压 前馈；⑨闭合并网开关，电流给定值缓慢增至并网电流基准；当逆变器由并网运行模式切 换至独立运行模式时，①断开并网开关，记录此时的电网电压瞬时值并作为独立运行时的 初始离网电压给定值；②切换模式开关，控制模式由电流型控制转为电压型控制，同时选择 开关选择离网电压基准前馈；⑨按离网电压基准进行调整W实现负载所要求的正弦交流 电。
[0017] 所述逆变器处于并网运行模式时的预置占空比，会在逆变器桥臂中点间产生接近 于电网电压的交流基波电压，逆变器滤波电感上电压差很小，基本维持滤波器上的能量平 衡，此时电流调节器产生的占空比用来控制流向电网和负载的电流；逆变器处于独立运行 模式时的预置占空比会在逆变器桥臂中点间产生接近于离网电压基准的交流基波电压，此 时电流调节器产生的占空比用来控制流向负载的能量。
[001引本发明优点在于逆变器运行在所述两种模式下时，通过选择开关和模式开关的同 步切换，可实现并网运行模式下的电网电压前馈，产生预置占空比，和独立运行模式下的离 网电压基准前馈，产生预置占空比。抑制了逆变器在并网运行和独立运行两模式切换时的 电量冲击，实现所述两模式的平滑切换，从而缓解对负载、电网及逆变器的损害。优点还在 于从控制理论角度来说，加入前馈控制，可W减轻调节器的负担，加快控制系统的动态响应 速度。
[0019] 本发明的优点还在于可通