考慮非計劃孤島的分布式電源無縫切換控制策略

鐘 誠 魏 來 嚴干貴 賈 祺

(東北電力大學電氣工程學院 吉林 132012)

?

考慮非計劃孤島的分布式電源無縫切換控制策略

鐘 誠 魏 來 嚴干貴 賈 祺

(東北電力大學電氣工程學院 吉林 132012)

為提高本地負載的供電安全，分布式發電(DG)并網逆變器需要工作在并網和離網兩種狀態，且能無縫切換。提出一種綜合的DG無縫控制策略。針對非計劃孤島DG從并網切換離網狀態存在失控區域，易引起本地負載電壓和頻率越限問題，提出采用P-σ、Q-v解耦的非線性控制，實現失控期間的直接電壓限幅；提出結合鎖頻環和去除積分前向通道的鎖相環，在不影響鎖相環動態特性基礎上，實現失控區域的頻率限幅。另外，在該控制結構基礎上提出一種虛擬并網的預同步方法，避免并網開關閉合時內外環失配，改善并網過渡過程?；赗T-LAB的硬件在環仿真驗證了該策略的有效性。

無縫切換 非計劃孤島 解耦控制 鎖相環 預同步

0 引言

為應對一次能源短缺和環境污染問題，分布式發電(Distributed Generation，DG)逐漸興起并得到廣泛關注[1]。近年來，為提高DG對電網的適應性和本地重要負荷的供電安全，“雙模式逆變器”和“無縫切換”概念[2-15]被提出，即要求DG能夠同時工作在并網模式和孤島(離網)狀態，且能在兩種狀態之間平滑過渡。

目前，大部分的無縫切換控制策略是基于模式切換思想。在并網狀態時DG工作在恒功率控制模式，而離網時工作在恒電壓控制模式，并/離網狀態切換時需轉換控制模式。文獻[2,3]中提出狀態切換時，將并網狀態下的電流控制器輸出值傳遞給離網電壓控制器作為積分初值，避免控制量突變而產生畸變；文獻[4,5] 通過修改鎖相環來平滑模式切換過程；文獻[6] 采用無鎖相環結構，改善微電網從孤島切換到并網的同步過程；文獻[7]采用虛擬同步機控制(Virtual Synchronous Generator， VSC)和PQ控制環并行運行方式，在狀態切換時刻選擇相對應控制器的輸出量來控制逆變器；文獻[8]提出基于電壓、電流加權的平滑控制方法，來抑制切換時的控制量突變；文獻[9] 在模式切換過程中插入abc坐標系控制模式，改善電網電壓不對稱故障時的切換過程。上述方法都需要準確的孤島時刻來進行控制模式轉換或引入過渡控制。但當電網發生非計劃孤島時，受孤島檢測時間、開關動作時間等影響，很難確切地獲取孤島發生時刻[10,11]。

一些學者致力于提出控制模式自動切換的無縫切換控制策略。文獻[10,11]提出dq坐標系下的電容電壓間接控制策略，通過控制電容電壓來間接控制并網電流，當發生非計劃孤島時，通過限幅器來避免電壓越限；文獻[12]也采用間接控制，不同之處是該文獻直接控制負載電壓，且增加電容電流內環來改善控制穩定；文獻[13]提出一種統一控制策略，并網時，電壓外環自動飽和失效，DG工作在電流控制模式，而孤島發生電壓外環退出飽和，DG工作在電壓控制模式。

另外，一些學者提出DG的單模式控制策略，在并網/離網狀態采用相同的控制策略。文獻[14，15]采用非線性下垂控制，減小切換過程中電壓/頻率波動；文獻[7,16-18]采用基于虛擬同步機思想的控制策略。但是，該類方法的并網功率外環通常是開環控制，對單個DG系統而言，較難保證其并網功率和離網電壓恒定，更適合多個DG微電網場景。

綜上所述，為改善單個DG在非計劃孤島下時的切換過程，本文提出基于P-σ、Q-v解耦的間接電流控制策略及相應的改進鎖相環方法。相比于文獻[9,10] 中的間接控制方法，本文方法可直接限制非計劃孤島切換過程中的電壓幅值和頻率。另外，在該控制策略基礎上提出一種虛擬并網的預同步方法，簡化了控制結構和改善了DG并網過渡過程。

1 系統及其工作狀態

本文研究的系統如圖1所示。

圖1 分布式發電系統Fig.1 The block diagram of DG systm

圖1中:一次能源(光伏，風電)等通過前端變換器變換為恒定直流電壓Vdc；并網逆變器采用LC濾波器的三相三橋臂結構；Zload為本地負荷；SL為本地開關，受DG系統控制；LG、RG表示并網阻抗，復矢量形式為zG=RG+jωLG； SG為電網側保護開關，不受本地控制器控制，由電網故障觸發；VP、EG分別為PCC節點電壓和電網電壓矢量。iDG、iL、iG分別為DG輸出電流、本地負載電流和DG并網電流矢量。

對應圖1中開關SL和開關SG狀態不同，該系統存在4種工作狀態，如圖2所示。

圖2 DG系統工作狀態示意圖Fig.2 The block diagram of work-state of the DG system

當[SG∶SL]為[1∶1]時，系統工作在并網狀態，逆變器需要工作在恒功率模式，向電網輸送恒定的有功和無功功率；當[SG∶SL]為[0∶0]時，系統工作在離網狀態，逆變器工作在電壓控制模式，維持本地負載電壓的幅值和頻率恒定(備注：要求DG容量大于本地負載容量)。當開關[SG∶SL]為[1∶0]表示電網恢復供電，逆變器工作在預同步狀態，調整逆變器輸出電壓與電網電壓同步。當開關[SG∶SL]為[0∶1]時，本文將其稱為失控狀態。這意味著電網發生故障導致SG斷開，出現非計劃孤島。 受孤島檢測延遲的影響，逆變器無法感知發生孤島，依然采用在并網狀態下的功率控制模式，而PCC節點電壓失去電網電壓的鉗制，易導致PCC節點電壓幅值和頻率越限，威脅本地負載供電安全。如何安全渡過失控狀態，是實現無縫切換的難點。

2 控制策略

2.1 整體控制框圖

本文提出控制策略的整體框圖如圖3所示。該策略主要包含4個部分：①改進鎖相環，主要用于測量電網電壓相位；②電網阻抗估算，主要功能是估算電網線路阻抗；③P-σ、Q-v解耦外環控制，主要作用是實現并網狀態時DG恒功率控制；④電容電壓和電感電流的雙環內環控制，主要功能是在孤島狀態時維持PCC節點電壓，在并網狀態時協同PQ外環實現控制目標。

圖3 DG的無縫切換控制策略整體框圖Fig.3 Proposed overall control block diagram for DG seamless transfer

本文主要闡述前三部分的控制實現。而對于第④部分，電容電壓和電感電流的雙環控制是逆變器較為常用控制方法，可參見文獻[15]，故不做進一步闡述。

2.2 改進鎖相環方法

基于以上考慮，本文提出結合文獻[19]中的DSOGI-FLL和文獻[20]中基于相位跟蹤的鎖相環的改進鎖相環方法，更適合于DG無縫切換的應用場景，如圖4所示。

圖4 鎖相環方法Fig.4 Proposed phase-locked loop

FLL中，采用限幅器用來限制頻率的波動范圍。依據《電能質量供電電壓允許偏差》(GB12325—90)規定，電壓正常頻率應保持在(50±0.2)Hz。但是，限制頻率變化范圍會降低FLL的跟蹤速度。為此，本文后級采用基于直接相位跟蹤的鎖相環PLL[20]來改善這一個缺陷。

減少前向積分環節的鎖相環的閉環傳遞函數為

(1)

式中，kp為比例系數；ki為積分系數。

傳統鎖相環的閉環傳遞函數為

(2)

對于式(1)，選擇kp=10，ki=3 200，對于式(2)，選擇kp=180，ki=3 200，階躍響應曲線如圖5 所示。

圖5 鎖相環階躍響應曲線Fig.5 Step response curves of PLL

由圖5可知，去除積分前向通道后，依然能夠實現對階躍信號的無差跟蹤，并且相比傳統的PLL方法，具有更快的跟蹤速度。但是，代價是PLL由二階降為一階，降低對(擾動)諧波的抑制能力。本文改進的鎖相策略中，前級增加二級廣義積分濾波環節，一定程度上弱化了負面影響。

該改進鎖相環中同時考慮電壓畸變和相位跟蹤速度，最重要的是通過分離相位跟蹤和頻率跟蹤，在保證鎖相性能的同時，對頻率波動范圍進行限制。

2.3 電網阻抗估算

假定電網為理想電壓源EG和阻抗zG組成模型，則PCC節點的電壓關系為

EG=VP+IGzG

(3)

式中，IG為PCC節點電流的復數矢量。

式(3)中，VP、IG可以通過測量獲得，EG、zG為未知量。為估算電網阻抗，可以取兩個不同的測量點VP(1)、IG(1)和VP(2)、IG(2)，則依照式(3)，zG可以通過式(4)進行計算。

(4)

基于式(4)的電網阻抗估算的實現框圖如圖6所示。

圖6 電網阻抗估算框圖Fig.6 The diagram of power grid impedance estimation

圖6中，為了避免電壓、電流動態變化和測量噪聲對阻抗估算的影響，增加截止頻率為100Hz的低通濾波器，對計算阻抗進行濾波。

2.4 基于功率解耦的P-σ、Q-v外環功率控制

將圖3中PCC節點左側部分等效為受控電壓源，則在并網狀態，DG系統可簡化為圖7。

圖7 DG并網簡化框圖Fig.7 The simplified diagram of DG gird-tied

圖7與同步機并網模型近似，類比可得PCC節點向電網輸送的有功功率和無功功率為[22]

(5)

由式(5)易知，當φzG不接近90°時，即LG不遠大于RG時，PG、QG存在強耦合，不宜直接采用P-σ、Q-v控制。故定義新的控制變量Pc、Qc為

(6)

將式(6)代入式(5)，則

(7)

由式(7)可知，Pc主要取決于功角σG，而Qc主要取決于VP-EG，通過解耦矩陣式(6)可實現PQ解耦。據以上分析，本文提出功率解耦的P-σ、Q-v外環控制框圖如圖8所示。

圖8 P-σ、Q-v外環控制框圖Fig.8 Control diagram of P-σ，Q-v outer loop

2.5 P-σ、Q-v外環小信號分析

P-σ、Q-v為非線性控制，為了分析系統的穩定性和指導PI控制器參數設計，對外環進行小信號分析。對式(7)進行小信號近似，得

(8)

(9)

假設PI外環控制器分別為

(10)

(11)

聯立式(8)～式(11)可得二階特征方程為

a2s2+a1s1+a0=0

(12)

其中

(13)

采用表1的參數，依據式(12)分析mi、mp變化時根軌跡，如圖9所示。由圖9可知，當采用解耦控制，在不考慮內環和外環控制配合時，外環控制穩定，通過調整kp,σ、ki,σ的值，可改變外環控制的響應速度。

表1 仿真模型關鍵參數

圖9 控制器參數變化時根軌跡Fig.9 Root locus for controller parameters change

本文控制策略為間接控制方法，通過控制PCC節點電壓來控制并網電流，受濾波電容和負載電流的影響，內環控制速度相對較慢。故P-σ、Q-v外環不宜采用較快的控制速度，需要整定合適的控制器參數，否則會導致內/外環控制失配失穩。

圖10 阻抗變化時根軌跡Fig.

3 基于虛擬并網的預同步方法

當DG從孤島狀態轉變為并網狀態時，DG需要主動調整輸出電壓的幅值、頻率和相位，與電網同步，以避免開關SG閉合瞬間的過電流。常規的預同步方法需要增加額外預同步控制環節[14,16]，如圖11所示。

圖11 常規DG預同步控制方法Fig.11 Conventional DG pre-synchronous control method

圖11的常規預同步控制中，通過增加額外的幅值和相位跟蹤環節，調整DG輸出電壓幅值和頻率，使其與電網同步。額外的預同步控制器在一定程度上增加了系統復雜性。另外，并網開關SL閉合前，內環控制器的給定值由預同步環節提供，而SL閉合后的給定值由PQ解耦外環提供，開關閉合瞬間內環給定值易存在差異，引起并網電流出現暫態過程。

為此，本文提出一種虛擬并網的預同步方法，如圖12所示。當DG需要同步時刻，假設開關SL閉合前在兩端存在虛擬電網阻抗Zv，得益本文對電網阻抗估算模塊，Zv可采用預留電網估算阻抗值。

圖12 虛擬并網示意圖Fig.12 Schematic diagram of virtual connect gird

則依據式(5)，流過該虛擬阻抗的虛擬功率Pv、Qv可用式(14)計算獲得。

(14)

4 HIL仿真分析

為驗證本文方法的有效性，本文依照圖3、圖4、圖6和圖7，在RT-LAB中建立HIL仿真模型，參數見表1。

設計三種場景來驗證本文控制策略：①DG并網狀態時線路阻抗突變；②非計劃孤島時并網→孤島切換；③離→并網預同步。

4.1 并網狀態時線路阻抗突變場景

設計場景①：DG工作在并網狀態，0.4s時刻，電網電阻從0.1Ω變化到1Ω，電感維持2mH不變。對比含有PQ解耦控制和不含PQ解耦控制，并網電流波形如圖13所示。

圖13 阻抗突變并網電流仿真波形Fig.13 Grid current simulation waveforms when impedance step changes

當電網阻抗發生突變后，電網由感性網絡變化為阻感性網絡時。由圖13a可知，未采用PQ解耦控制時，由于PQ之間的強耦合，導致并網電流出現較大畸變，控制器無法跟蹤給定值。而圖13b中，得益于本文的PQ解耦，網電流經過短暫的調整后重新恢復正弦，穩態時達到給定值。

4.2 非計劃孤島并網轉離網切換場景

設計場景②：本地負載有功功率8kW、無功功率2var，DG初始工作在并網模式，并網有功功率為4kW，無功功率為2var(流入電網功率為正)，DG發出功率大于本地負載功率，向電網輸送有功和無功功率；0.4s時刻開關SG斷開，模擬非計劃孤島發生；0.42s時刻孤島檢測成功，斷開開關SL，故0.4～ 0.42s之間，系統處于失控狀態；0.42s后系統切換至本地電壓控制模式，DG進入孤島狀態。

采用本文控制策略和文獻[2]模式切換控制策略進行對比仿真，仿真關鍵波形如圖14所示。

圖14 非計劃孤島并網轉離網仿真波形Fig.14 Simulation waveforms when DG transfers form grid-tied to unintentional island

0.4s時，電網電壓vG突變為零。圖14a中，受孤島檢測延遲的影響，在0.4～0.42 s期間并沒有進行模式轉換，系統依然處于并網電流控制狀態，失去對PCC節點電壓的控制。故vP出現明顯增大和畸變現象(由于失去電網電壓鉗制)。并網電流iG也增大關斷電流。相似的，負載電流iL和DG輸出電流iDG也在失控期間出現增大和畸變現象。0.42 s時刻，系統檢測到孤島后進行模式切換，重新恢復PCC節點電壓控制。

在上述非計劃孤島場景下，對比本文提出改進PLL方法和常規dq-PLL的鎖相環，如圖15所示。

圖15 非計劃孤島切換時時鎖相環仿真波形Fig.15 Simulation waveforms of PLL when DG transfers form grid-tied to unintentional island

4.3 離轉并網預同步場景

設計場景③：0.2s時電網恢復電壓，DG開始虛擬預同步控制，外環功率給定值為Pref=0 kW，Qref=0 kW；0.3 s時閉合本地開關SL，系統進入并網狀態，調整外環功率給定值為Pref==8 kW，Qref=2 kW。關鍵波形如圖16所示。

圖16 基于虛擬并網的DG預同步仿真波形Fig.16 Simulation waveforms of DG pre-synchronous based virtual connect gird

從圖16可知，0.2 s時，系統在虛擬PQ外環控制的作用下，PCC節點電壓vP逐漸逼近電網電壓，經過約0.065 s時間，vP基本與電網電壓同步。0.3 s時SL閉合，系統進入并網模式，并網電流在實際PQ外環控制下，并網電流iG逐漸增大，約經過0.04 s時間達到穩態值。

對比圖11的預同步方法和本文虛擬并網的預同步方法，并網電流iG波形如圖17所示。由圖17可知，與常規方法相比，本文方法的電流暫態時間明顯減少。這是得益于PQ外環在預同步期間就提前工作，在SL閉合瞬間，內環控制器輸入給定值不存在突變，改善了DG并網暫態過程。

圖17 開關SL閉合后DG并網電流暫態過程Fig.17 Simulation waveforms of current transient process after SL closed

5 結論

本文圍繞單DG系統的無縫切換進行研究，主要貢獻為

1)受孤島檢測延時影響，DG系統在并網切換離網狀態存在失控區域而導致PCC節點電壓越限。本文提出采用P-f、Q-v控制結構，直接限制失控期間的電壓變化幅值；提出結合去除積分前向通道的PLL和鎖頻環，在不影響PLL動態特性前提下，限制失控期間的頻率變化幅值。

2)為改善DG離網切換并網過程的并網電流暫態調整過程，本文在P-f、Q-v控制結構基礎上的提出虛擬并網的預同步方法，避免并網瞬間的內外環失配現象，且無需增加額外的預同步控制器。

[1] 王成山，武震，李鵬.微電網關鍵技術研究[J].電工技術學報，2014，29(2)：1-12.WangChengshan，WuZhen，LiPeng.Researchonkeytechnologiesofmicrogrid[J].TransactionsofChinaElectrotechnicalSociety，2014，29(2)：1-12.

[2]TirumalaR，MohanN，HenzeC.Seamlesstransferofgrid-connectedPWMinvertersbetweenutility-interactiveandstand-alonemodes[C]//ProceedingsoftheAppliedPowerElectronicsConferenceandExposition，2002：1081-1086.

[3] 郭立東，伍春生，王一波，等.一種基于前饋控制的雙模式逆變器無縫切換控制方法[J].太陽能學報，2015，36(7)：1596-1601.GuoLidong，WuChunsheng，WangYibo，etal.Anewmethodbasedonfeedforwardcontrolforseamlessswitchingofdual-modeinverter[J].ActaEnergiaeSolarisSinica，2015，36(7)：1596-1601.

[4]TranTV，ChunTW，LeeHH，etal.PLL-basedseamlesstransfercontrolbetweengrid-connectedandislandingmodesingrid-connectedinverters[J].IEEETransactionsonPowerElectronics， 2014，29(10)：5218-5228.

[5] 劉紅，林明潮.基于新型正序提取器的并網與獨立雙模式無縫切換策略[J].電工技術學報，2015，30(9)：53-60.LiuHong，LinMingchao.Aseamlesstransitionstrategybetweengird-tiedandstand-alonemodesforinvertersbasedonanewpositivecomponentdetector[J].TransactionsofChinaElectrotechnicalSociety，2015，30(9)：53-60.

[6] 鄭文迪，劉麗軍，曾靜嵐.采用改進相位控制方法的微網并網/孤島平滑切換策略[J].電網技術，2016，40(4)：1155-1162.ZhengWendi，LiuLijun，ZengJinglan.Smoothswitchingstrategybetweengrid-connectedandislandedmicrogridusingimprovedphasecontrolmethod[J].PowerSystemTechnology，2016，40(4)：1155-1162.

[7] 石榮亮，張興，徐海珍，等.基于虛擬同步發電機的微網運行模式無縫切換控制策略[J].電力系統自動化，2016，40(10)：16-23.ShiRongliang，ZhangXing，XuHaizhen，etal.Seamlessswitchingcontrolstrategyformicrogridoperationmodesbasedonvirtualsynchronousgenerator[J].AutomationofElectricPowerSystems，2016，40(10)：16-23.

[8] 王曉寰，張純江.分布式發電系統無縫切換控制策略[J] .電工技術學報，2012，27(2)：217-222.WangXiaohuan，ZhangChunjiang.Studyofcontrolstrategyforseamlesstransferofgrid-connecteddistributedgenerationsystems[J].TransactionsofChinaElectrot-echnicalSociety，2012，27(2)：217-222.

[9] 蔣冀，段善旭，陳仲偉.三相并網/獨立雙模式逆變器控制策略研究[J] .電工技術學報，2012，27(2)：52-58.JiangJi，DuanShanxu，ChenZhongwei.Researchoncontrolstrategyforthree-phasedoublemodeinverter[J].TransactionsofChinaElectrotechnicalSociety，2012，27(2)：52-58.

[10]YoonS，OhH，ChoiC.Controllerdesignandimplementationofindirectcurrentcontrolbasedutility-interactiveinvertersystem[J] .IEEETransactionsonPowerElectronics，2013，28(1)： 26-30.

[11]KwonJ，YoonS，ChoiS.Indirectcurrentcontrolforseamlesstransferofthree-phaseutilityinteractiveinverters[J].IEEETransactionsonPowerElectronics，2012，27 (2) ：773-781.

[12]LiuZeng，LiuJinjun.Indirectcurrentcontrolbasedseamlesstransferofthree-phaseinverterindistributedgeneration[J].IEEETransactionsonPowerElectronics，2014，29(7)：3368-3383.

[13]劉增，劉進軍.一種可實現分布式發電系統平滑切換的三相逆變器控制方法[J].電工技術學報，2011，26(5)：52-61.LiuZeng，LiuJinjun.Acontrolmethodfor3-phaseinvertersenablingsmoothtransferringoftheoperationmodesofdistributedgenerationsystem[J].TransactionsofChinaElectrotechnicalSociety，2011，26(5)：52-61.

[14]VandoornTL，MeersmanB，DeKooningJDM，etal.Transitionfromislandedtogrid-connectedmodeofmicrogridswithvoltage-baseddroopcontrol[J].IEEETransactionsonPowerSystems，2013，28(3)： 2545-2553.

[15]聶志強，梁暉，羅浩，等.基于非線性下垂控制的單模式微網并/離網無縫切換技術[J] .電網技術，2016，40(5)：1371-1378.NieZhiqiang，LiangHui，LuoHao，etal.Singlemodegrid-connected/islandedmicro-gridseamlesstransitionbasedonnonlineardroopcontroltechnology[J].PowerSystemTechnology，2016，40(5)：1371-1378.

[16]丁明,楊向真,蘇建徽. 基于虛擬同步發電機思想的微電網逆變電源控制策略[J]. 電力系統自動化,2009,33(8):89-93.DingMing,YangXiangzhen,SuJianhui.Controlstrategiesofinvertersbasedonvirtualsynchronousgeneratorinamicrogrid[J].AutomationofElectricPowerSystems，2009，33(8)：89-93.

[17]孟建輝，王毅，石新春，等.基于虛擬同步發電機的分布式逆變電源控制策略及參數分析[J] . 電工技術學報，2014，29(12)：1-10.MengJianhui,WangYi,ShiXinchun，etal.ControlstrategyandparameteranalysisofdistributedinvertersbasedonVSG[J].TransactionsofChinaElectrotec-hnicalSociety，2014，29(12)：1-10.

[18]張玉治，張輝，賀大為，等.具有同步發電機特性的微電網逆變器控制[J] .電工技術學報，2014，29(7)：261-268.ZhangYuzhi，ZhangHui，HeDawei，etal.Controlstrategyofmicrogridconverterswithsynchronousgeneratorcharacteristic[J].TransactionsofChinaElectrotechnicalSociety，2014，29(7)：261-268.

[19]RodriguezP，LunaA，CandelaI，etal.Multiresonantfrequency-lockedloopforgridsynchronizationofpowerconvertersunderdistortedgridconditions[J].IEEETransactionsonIndustrialElectronics，2011， 58(1)：127-138.

[20]袁志昌，宋強，劉文華.改善動態相位跟蹤和不平衡電壓檢測性能的改進軟鎖相環算法[J] .電網技術，2010，34(1)：31-35.YuanZhichang，SongQiang，LiuWenhua.Amodifiedsoftphaselockloopalgorithmimprovingtheperformanceindynamicphasetrackinganddetectionofunbalancedvoltage[J].PowerSystemTechnology，2010，34(1)：31-35.

[21]CiobotaruM，TeodorescuR，RodriguezP,etal.Onlinegridimpedanceestimationforsingle-phasegrid-connectedsystemsusingPQvariations[C]//2007IEEEPowerElectronicsSpecialistsConference，Orlando，2007： 2306-2312.

[22]BergenAR.Powersystemsanalysis[M].EnglewoodCliffs,NJ:Prentice-Hall，1986.

(編輯 赫蕾)

A Seamless Transfer Control Strategy of Distributed Generation with Considering Unintentional Islands

ZhongChengWeiLaiYanGanguiJiaQi

(School of Electrical Engineering Northeast Electric Power University Jilin 132012 China)

In order to improve the power supply security of local load, gird-tied inverter of DG system need to work in both grid-tied and off-grid state, and need seamless switching between two states. This paper proposes a comprehensive seamless transfer control strategy .When unintentional island occur and DG need switch from gird-tied to off-grid state, it is easy to exist out of control area and cause the local load voltage and frequency out-limit. A decouplingP-σ,Q-vcontrol strategy is adopted to realize direct limit voltage during out of control area. And an improved phase-locked loop (PLL) algorithm is proposed to avoid frequency out of limited by combining the frequency lock loop (FLL) and improved phase locked loop (PLL). Also, an improved pre-synchronization method based on virtual grid-connected is proposed to reduce transient process time when DG transfer form island to grid-connected mode. Hardware-in-the-loop (HIL) simulation based on the RT-LAB is carried out to verify the effectiveness of the proposed strategy.

Seamless transfer, unintentional islands, decoupled control, phase locked loop, pre-synchronization

國家重點基礎研究發展計劃(973計劃)(2013CB228201)和國家自然科學基金(51277024)資助項目。

2016-09-23 改稿日期2016-12-27

TM464

鐘 誠 男，1985年生，博士，副教授，碩士生導師，研究方向為新能源柔性并網、電力電子化電網的穩定分析與優化控制等。

E-mail：zhongcheng@mail.nedu.edu.cn(通信作者)

魏 來 男，1992年生，碩士研究生，研究方向為新能源柔性并網控制等。

E-mail：WeiLaiDBDL@163.com