CN104135030B - 一种用于智能电网的柔性孤岛‑并网控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于智能电网的柔性孤岛‑并网控制装置及方法，装置包括柔性逆变单元、单相电力检测单元、GPS相位检测单元、孤岛‑并网检测单元、通信单元和主控单元；每个柔性逆变单元包括角型分压拓扑电路和星连接型逆变电路；各单相电力检测单元分别连接在各星连接型逆变电路的输出端和PCC节点处；GPS相位检测单元分别连接在各星连接型逆变电路的输出端和PCC节点处；孤岛‑并网检测单元的输入端连接PCC节点处的单相电力检测单元的输出端和PCC节点处的GPS相位检测单元的输出端；孤岛‑并网检测单元的输出端连接主控单元的输入端。本发明的由新型拓扑结构组成的柔性逆变单元可使微电网和主电网之间进行柔性并网和孤岛模式切换，减小微电网对电路的冲击。

Description

一种用于智能电网的柔性孤岛-并网控制装置及方法

技术领域

本发明属于微电网技术领域，具体是一种用于智能电网的柔性孤岛-并网控制装置及方法。

背景技术

随着经济和社会的发展，能源消耗越来越大，环境污染和电力需求的迅速增长使得人们越来越重视可再生能源的发展。因此近年来微电网的比例在逐年升高，所以微电网的控制问题变得非常重要。微电网具有容量有限，阻尼小，稳定性差等特点，这使得微电网的发展受到了极大的限制。

由于微电网主要有两种运行模式，所以主要控制方法也分为两种，但都有一定的缺陷。对于孤岛运行微电网控制主要集中用下垂控制(P-f，Q-V)，但是由于微电网中负载存在较大波动，单纯的下垂控制会引起较大频率偏差和电压幅值偏差，从而导致较大环流，以及电网失稳；对于并网运行的微电网控制主要采用P/Q控制，保证微电网输出固定的有共和无功功率，但是当微电网与主电网发生故障切除时，微电网将失去稳定性。

因此需要考虑微电网在两种运行模式下的综合控制方法，微电网的稳定有效控制，不仅需要及时判断微电网的并网或孤岛模式进行切换，而且要针对不同模式及时切换不同的控制方法从而达到，微电网稳定运行，减小电压相位偏差，同时对于有并网要求的微电网，通过有领导者的多智能体一致性算法，实时保证微电网的并网条件，从而保证微电网的稳定运行。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种用于智能电网的柔性孤岛-并网控制装置及方法。

本发明的技术方案是：

一种用于智能电网的柔性孤岛-并网控制装置，包括柔性逆变单元、单相电力检测单元、电网相位检测单元、孤岛-并网检测单元、通信单元和主控单元；

所述柔性逆变单元有多个，每个柔性逆变单元包括三角形分压拓扑电路和星连接型逆变电路；

三角形分压拓扑电路的输入端连接微电网的直流输入端，三角形分压拓扑电路的输出端连接星连接型逆变电路的输入端，星连接型逆变电路的输出端连接PCC节点；

三角形分压拓扑电路包括第一可控开关管、第二可控开关管、第三可控开关管、第四可控开关管、第五可控开关管、第六可控开关管、第七可控开关管、第二十可控开关管、第一电容和第二电容，第二可控开关管、第三可控开关管、第四可控开关管形成三角形连接结构，第五可控开关管、第六可控开关管、第七可控开关管形成三角形连接结构，两个三角形连接结构串联，第二可控开关管的输入端连接第一可控开关管的输出端，第一可控开关管的输入端连接第一电容，第一电容与第二电容串联，第二电容连接第二十可控开关管的输出端，第二十可控开关管的输入端连接第七可控开关管的输出端；两个三角形连接结构的串联接线处与第一电容与第二电容串联接线处连接；

星连接型逆变电路包括第八可控开关管、第九可控开关管、第十可控开关管、第十一可控开关管、第十二可控开关管、第十三可控开关管、第十四可控开关管、第十五可控开关管、第十六可控开关管、第十七可控开关管、第十八可控开关管、第十九可控开关管，第八可控开关管、第九可控开关管、第十可控开关管形成第一星形连接结构，第十一可控开关管、第十二可控开关管、第十三可控开关管形成第二星形连接结构，第十四可控开关管、第十五可控开关管、第十六可控开关管形成第三星形连接结构，第十七可控开关管、第十八可控开关管、第十九可控开关管形成第四星形连接结构，第一星形连接结构、第二星形连接结构形成第一桥臂，第三星形连接结构、第四星形连接结构形成第二桥臂，第一星形连接结构的中性点、第二星形连接结构的中性点连接，第三星形连接结构的中性点、第四星形连接结构的中性点连接；第十四可控开关管的输入端与第八可控开关管的输入端连接后，再与第二可控开关管的输入端连接，第十八可控开关管的输出端与第十二可控开关管的输出端连接后，再与第七可控开关管的输出端连接，第九可控开关管的输出端连接第十一可控开关管的输入端，第十可控开关管的输出端连接第十三可控开关管的输出端，第十五可控开关管的输出端连接第十七可控开关管的输入端，第十六可控开关管的输出端连接第十九可控开关管的输出端；

单相电力检测单元有多个，包括电压互感器和电流互感器，各单相电力检测单元分别连接在各星连接型逆变电路的输出端和PCC节点处；

电网相位检测单元有多个，分别连接在各星连接型逆变电路的输出端和PCC节点处；

孤岛-并网检测单元的输入端连接PCC节点处的单相电力检测单元的输出端和PCC节点处的电网相位检测单元的输出端；孤岛-并网检测单元的输出端连接主控单元的输入端；

连接在各星连接型逆变电路的输出端的各单相电力检测单元和电网相位检测单元分别连接至通信单元，主控单元、孤岛-并网检测单元分别与通信单元连接。

采用所述的用于智能电网的柔性孤岛-并网控制装置进行智能电网的柔性孤岛-并网控制的方法，包括以下步骤：

步骤1：各单相电力检测单元、电网相位检测单元实时采集柔性逆变单元的输出电压、输出电流和电网相位，以及PCC节点处的输出电压、输出电流和电网相位；

步骤2：孤岛-并网检测单元对智能电网进行孤岛-并网检测；

步骤2.1：根据柔性逆变单元的输出电压的频率，判断柔性逆变单元输出电压是否过零点，是，则执行步骤2.2，否则，重复步骤2.1；

步骤2.2：计算前一周期的PCC节点处的输出电压的频率f_pcc(n-1)和前一周期的每个柔性逆变单元的输出电压的频率f_i(n-1)；

步骤2.3：分别计算前一周期的PCC节点处的输出电压的频率f_pcc(n-1)与前一周期的每个柔性逆变单元的输出电压的频率f_i(n-1)的差值，得到该差值的最大值Δf(n-1)＝max(|f_i(n-1)-f_pcc(n-1)|)；

步骤2.4：若Δf(n-1)＞κ_f则进入步骤3，否则，执行步骤2.5，其中κ_f为频率变换判断阈值；

步骤2.5：计算每个柔性逆变单元两个周期之间的输出电压的频率差Δf_s＝Δf(n-1)-Δf(n-2)；

步骤2.6：计算每个柔性逆变单元的输出电压与PCC节点处的输出电压的同步相位差：θ_i(n)＝θ_i(n-1)+Δθsgn(Δf_s)，式中，θ_i(n)表示每个柔性逆变单元的输出电压与PCC节点处的输出电压的同步相位差，θ_i(n-1)表示前一周期的每个柔性逆变单元的输出电压的附加相位，Δθ为固定的相位增量，对于存在θ_i(n)＝0，同时

步骤2.7：计算每个柔性逆变单元输出电压的相位θ_iAPS；

步骤2.8：判断是否成立：若成立，则判断当前微电网处于并网运行模式，执行步骤4；若不成立，则当前微电网处于孤岛运行模式，进入步骤3；

步骤3：微电网处于孤岛运行模式下，主控单元对微电网进行分级控制；

步骤3.1：对微电网进行孤岛一级控制；

步骤3.1.1：设置微电网参考频率ω_ref，柔性逆变单元的下垂参数n_p，i、m_q，i，每个柔性逆变单元对负载变化的敏感度参数k_n，i、k_m，i、a_n，i、a_m，i，柔性逆变单元的下垂参数的变化时间常数t_d，柔性逆变单元的有功功率变换判断阈值κ_P，柔性逆变单元的无功功率变换判断阈值κ_Q；

步骤3.1.2：计算微电网负载总有功功率P_total和微电网负载总无功功率Q_total，计算在两个相邻周期内每个柔性逆变单元的有功输出功率P_out，i和无功输出功率Q_out，i；

步骤3.1.3：对柔性逆变单元的有功输出功率相对变化率和柔性逆变单元的无功输出功率相对变化率进行判断：如果或则执行步骤3.1.4，否则执行步骤3.1.9，t为周期；

步骤3.1.4：对柔性逆变单元的有功输出功率绝对变化率和柔性逆变单元的无功输出功率绝对变化率进行判断：如果且则执行步骤3.1.5；如果且则执行步骤3.1.6；如果且则执行步骤3.1.7；如果且则执行步骤3.1.8；

步骤3.1.5：动态调整柔性逆变单元的下垂参数，然后执行步骤3.1.9，计算公式如下：

步骤3.1.6：动态调整柔性逆变单元的下垂参数，然后执行步骤3.1.9，计算公式如下：

步骤3.1.7：动态调整柔性逆变单元的下垂参数，然后执行步骤3.1.9，计算公式如下：

步骤3.1.8：动态调整柔性逆变单元的下垂参数，然后执行步骤3.1.9，计算公式如下：

步骤3.1.9：根据动态调整确定的柔性逆变单元的下垂参数，进行柔性逆变单元的输出电压幅值设定值E_i和电网相位设定值δ_i计算：

式中，是第i个柔性逆变单元的初始电压电网相位设定值，是第i个柔性逆变单元的初始电压幅值设定值，为第i个柔性逆变单元的额定输出有功功率，是第i个柔性逆变单元的初始额定输出无功功率，T₂-T₁为采样周期，即当前时刻T₂与前一时刻T₁的时间差，K_P是电网相位控制参数，K_Q为柔性逆变单元电压幅值控制参数；

步骤3.1.10：根据确定的柔性逆变单元的输出电压幅值设定值和电网相位设定值，计算柔性逆变单元的一级控制参考电压设定值，作为孤岛一级控制输出；

步骤3.2：对微电网进行孤岛二级控制；

步骤3.2.1：设定微电网内柔性逆变单元的通讯拓扑结构邻接矩阵A和环流阈值

步骤3.2.2：计算每两个柔性逆变单元的环流，并选择出环流最大值ΔI_H；

步骤3.2.3：将ΔI_H与比较，若则执行步骤3.2.4，否则，执行步骤3.2.2；

步骤3.2.4：比较所有柔性逆变单元的额定输出有功功率，选择额定输出有功功率最小的柔性逆变单元为微电网的基准柔性逆变单元，保证基准柔性逆变单元的额定输出有功功率和基准柔性逆变单元的额定输出无功功率恒定，即基准柔性逆变单元的输出电压幅值v_leader和电网相位δ_leader恒定；

步骤3.2.5：采集所有柔性逆变单元的输出电压幅值和电网相位；

步骤3.2.6：根据通信拓扑结构邻接矩阵A判断对应的柔性逆变单元是否与基准柔性逆变单元通讯相连；若是，则执行步骤3.2.7，否则执行步骤3.2.8；

步骤3.2.7：计算柔性逆变单元的输出电压幅值设定值的调整值Δe_i和电网相位设定值的调整值Δδ_i，并执行步骤3.2.9；

式中，a_ij表示通信拓扑结构邻接矩阵A的元素，N_i表示与第i个柔性逆变单元的通讯相连接的其他柔性逆变单元的集合，v_i表示第i柔性逆变单元的输出电压幅值；v_j表示第j个柔性逆变单元的输出电压幅值；

步骤3.2.8：计算柔性逆变单元的输出电压幅值设定值的调整值Δe_i和电网相位设定值的调整值Δδ_i；

步骤3.2.9：调整每个柔性逆变单元在一级控制中确定的输出电压幅值设定值和电网相位设定值，得到柔性逆变单元的输出电压幅值的二级控制设定值和电网相位的二级控制设定值

步骤3.2.10：根据柔性逆变单元的输出电压幅值的二级控制设定值和电网相位的二级控制设定值，计算柔性逆变单元的二级控制参考电压设定值，作为孤岛二级控制输出，执行步骤5；

步骤4：微电网处于并网运行模式下，对微电网进行分级控制；

步骤4.1：对微电网进行并网一级控制；

步骤4.1.1：设置PCC节点输入有功功率P_pcc和PCC节点输入无功功率Q_pcc；

步骤4.1.2：计算微电网中柔性逆变单元的输出总有功功率P_MG和输出无功功率Q_MG；

步骤4.1.3：计算微电网并网一级控制输出有功电流值参考值i_dref和并网一级控制输出无功电流参考值i_qref，作为并网一级控制输出；

式中，k_pd、_kid为有功电流调节值，k_pq、k_iq为无功电流调节值；

步骤4.2：对微电网进行并网二级控制控制；

步骤4.2.1：设置微电网中柔性逆变单元与主电网的通信拓扑结构邻接矩阵B、电压幅值偏差阈值κ_V，相位偏差阈值κ_δ；

步骤4.2.2：人工设定是否并网，若是，则执行步骤4.2.3，否则继续步骤4.2.2；

步骤4.2.3：采集主电网侧的输出电压幅值V_main和主电网侧的电网相位δ_main作为并网二级控制基准值；

步骤4.2.4：分别对PCC节点的电压幅值V_pcc与主电网侧的输出电压幅值V_main、PCC节点的电网相位δ_pcc与主电网侧的电网相位δ_main进行判断，若|V_pcc-V_main|＞κ_V或|δ_pcc-δ_main|＞κ_δ，则执行步骤4.2.5，否则执行步骤4.2.4；

步骤4.2.5：采集所有柔性逆变单元的输出电压幅值和电网相位；

步骤4.2.6：根据通信拓扑结构邻接矩阵B判断其对应的柔性逆变单元是否与主电网相连；若相连，则执行步骤4.2.7，否则执行步骤4.2.8；

步骤4.2.7：计算柔性逆变单元的输出电压幅值设定值的调整值Δe_i和电网相位设定值的调整值Δδ_i，执行步骤4.2.9；

式中，b_ii表示通信拓扑结构邻接矩阵B的元素，N_i表示与第i个柔性逆变单元通讯相连接的其他柔性逆变单元的集合；

步骤4.2.8：计算柔性逆变单元的输出电压幅值设定值的调整值Δe_i和电网相位设定值的调整值Δδ_i；

步骤4.2.9：分别计算每个柔性逆变单元的输出电压调整值ΔE_i、有功电流调整值ΔI_di和无功电流调整值ΔI_qi；

ΔE_i＝Δe_i sin(ω_reft+Δδ_i)

步骤4.2.10：调整每个柔性逆变单元的微电网并网一级控制输出有功电流值参考值i_dref和并网一级控制输出无功电流参考值i_qref，作为并网二级控制输出；

i_dref＝i_dref+ΔI_di

i_qref＝i_qref+ΔI_qi

步骤5：将孤岛二级控制输出或者并网二级控制输出作为柔性逆变单元的输入，对微电网实时控制。

有益效果：

本发明所提出的一种用于智能电网的柔性孤岛-并网控制装置及方法，由新型拓扑结构组成的柔性逆变单元可使微电网和主电网之间进行柔性并网和孤岛模式切换，减小微电网对电路的冲击；同时设计孤岛-并网检测单元，准确判断系统状态；针对微电网不同运行状态，提出分级控制，当孤岛运行状态时，这种控制方法能够保持分布式电源的输出电压和相位一致，在有效抑制微电网内部环流同时，大大提高了微电网的稳定性，由于环流的抑制，使得微电网内部分布式电源的能源利用率高于传统系统的10％左右；当并网运行状态时，，这种分级控制方法，可以使微电网的输出电压幅值和相位实时跟踪主电网的电压和相位，使微电网处于实时的热备用状态，这避免了使用传统并网时的复杂同步算法，同时提高并网时间50％左右，大大提高了工作效率。

附图说明

图1为本发明具体实施方式的用于智能电网的柔性孤岛-并网控制装置总体结构图；

图2为本发明具体实施方式的柔性逆变单元中角型分压拓扑电路原理图；

图3为本发明具体实施方式的柔性逆变单元中星连接型逆变电路原理图；

图4为本发明具体实施方式的孤岛-并网检测单元原理图；

图5为本发明具体实施方式的控制切换判断流程图；

图6为本发明具体实施方式的孤岛-并网检测单元流程图；

图7为本发明具体实施方式的孤岛运行模式一级控制流程图；

图8为本发明具体实施方式的孤岛运行模式二级控制流程图；

图9为本发明具体实施方式的并网运行模式一级控制流程图；

图10为本发明具体实施方式的并网运行模式二级控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。

本实施方式的微电网是一个含有三个新能源直流输出(即直流输入端)的微电网系统，该微电网系统的新能源直流发电单元包括两组光伏电池板矩阵和一组直流风力发电机组。其中直流风力发电机组由两个直流风力发电机组成，且直流风力发电机采用串联连接方式，每个直流风力发电机发电功率为3000w，直流风力发电机型号为SN-3000W。每组光伏电池板由十块光伏板并联组成，每块光伏板的型号为SN-300W，每块光伏板发电功率为300w。

如图1所示，本实施方式的用于智能电网的柔性孤岛-并网控制装置，包括柔性逆变单元、单相电力检测单元、电网相位检测单元、孤岛-并网检测单元、通信单元和主控单元。

柔性逆变单元有多个，每个柔性逆变单元包括三角形分压拓扑电路和星连接型逆变电路。其中，三角形分压拓扑电路可将直流侧电压分成其1/2，降低每个开关管的上的压降；星连接型逆变电路将三角形分压拓扑电路输出的分压直流电转换成交流电，同时可以使微电网能够在孤岛和并网两种运行状态下柔性切换下运行。

三角形分压拓扑电路的输入端连接微电网的直流输入端，三角形分压拓扑电路的输出端连接星连接型逆变电路的输入端，星连接型逆变电路的输出端连接PCC节点。

如图2所示，三角形分压拓扑电路包括第一可控开关管S1、第二可控开关管S2、第三可控开关管S3、第四可控开关管S4、第五可控开关管S5、第六可控开关管S6、第七可控开关管S7、第二十可控开关管S20、第一电容C₁和第二电容C₂，第二可控开关管S2、第三可控开关管S3、第四可控开关管S4形成三角形连接结构，第五可控开关管S5、第六可控开关管S6、第七可控开关管S7形成三角形连接结构，两个三角形连接结构串联，第二可控开关管S2的输入端连接第一可控开关管S1的输出端，第一可控开关管S1的输入端连接第一电容C₁，第一电容C₁与第二电容C₂串联，第二电容C₂连接第二十可控开关管S20的输出端，第二十可控开关管S20的输入端连接第七可控开关管S7的输出端；两个三角形连接结构的串联接线处与第一电容C₁与第二电容C₂串联接线处。各可控开关管IGBT型号为K50T60。

在直流侧，直流电压经过电容(C₁和C₂)滤波和分压后经过由两个角型分压拓扑电路，将直流侧电压分成二分之一，降低每个开关管上的压降为直流侧的三分之一，角型分压拓扑电路输出作为星连接型逆变电路的输入，同时当在微电网孤岛和并网两种模式下切换时，完成柔性续流的作用，实现续流阶段时续流回路电位始终钳位于二分之一的输入电压；同时，当电流在正半周期续流时，采用正电压侧角型连接电路，当电流在负半周期续流时，采用的是负电压侧角型连接电路，避免了续流时只使用一条回路造成开关管寿命折旧不均，维护了器件的损耗分布平衡，提高逆变器效率。

如图3所示，星连接型逆变电路包括第八可控开关管S8、第九可控开关管S9、第十可控开关管S10、第十一可控开关管S11、第十二可控开关管S12、第十三可控开关管S13、第十四可控开关管S14、第十五可控开关管S15、第十六可控开关管S16、第十七可控开关管S17、第十八可控开关管S18、第十九可控开关管S19，第八可控开关管S8、第九可控开关管S9、第十可控开关管S10形成第一星形连接结构，第十一可控开关管S11、第十二可控开关管S12、第十三可控开关管S13形成第二星形连接结构，第十四可控开关管S14、第十五可控开关管S15、第十六可控开关管S16形成第三星形连接结构，第十七可控开关管S17、第十八可控开关管S18、第十九可控开关管S19形成第四星形连接结构，第一星形连接结构、第二星形连接结构形成第一桥臂，第三星形连接结构、第四星形连接结构形成第二桥臂，第一星形连接结构的中性点、第二星形连接结构的中性点连接，第三星形连接结构的中性点、第四星形连接结构的中性点连接；第十四可控开关管S14的输入端与第八可控开关管S8的输入端连接后，再与第二可控开关管S2的输入端连接，第十八可控开关管S18的输出端与第十二可控开关管S12的输出端连接后，再与第七可控开关管S7的输出端连接，第九可控开关管S9的输出端连接第十一可控开关管S11的输入端，第十可控开关管S10的输出端连接第十三可控开关管S13的输出端，第十五可控开关管S15的输出端连接第十七可控开关管S17的输入端，第十六可控开关管S16的输出端连接第十九可控开关管S19的输出端。

星连接型逆变电路输入来自于角型分压拓扑电路，星连接型逆变电路由四个星型连接型的IGBT组成星连接型逆变电路，由两个桥臂组成，每个桥臂由两组星型连接的三个IGBT串联而成，星连接型逆变电路将角型分压拓扑电路输出的分压直流电转换成分压交流电，星连接型逆变电路的调制方式采用单极性PWM调制，可以使微电网能够在孤岛和并网两种运行状态下柔性切换下运行，减小输出电压里中高次谐波分量，并且在续流时，不需要所有的开关管都工作在开关频率下，减小了开关损耗，以抵消增加开关管增加损耗的影响。

单相电力检测单元有多个，包括电压互感器和电流互感器，各单相电力检测单元分别连接在各星连接型逆变电路的输出端和PCC节点处。电压互感器采用TV1115-1M，电流互感器采用TA2031-4的单相电力监测表。

在微电网侧，检测每个分布式电源对应的柔性逆变单元输出的电压和电流；在主网侧，检测微电网和主电网连接处的电压和电流；将检测结果经过485总线送入到孤岛并网检测单元进行判断。

通信单元包括485总线和485转以太网模块/以太网转485模块。电压互感器TV1115-1M、电流互感器TA2031-4采集的数据经485总线、485转以太网模块/以太网转485模块传输至主控单元。

主控单元采用TMS320C62xx型号的DSP。

孤岛-并网检测单元包括PTCT交流采集模块，Flash存储，CPU板，SD卡，RJ45通信模块，实时时钟和电源板，连接结构如图4。

PTCT交流采集模块型号为DAM-3501/T，输入为485转以太网模块的交流模拟量信号，输入信号经PTCT交流采集模块内的转换模块转换为弱电信号，换后的信号经抗干扰处理，实现转换及采样保持，输出接Flash存储；

Flash存储采用512M容量的存储，用于缓存，通过NAND的8个I/O端口轮流传送数据给CPU板，并在完成传递后5ms内擦除上一次存储数据，准备存储下一时刻检测到的电压、频率信号。输入为PTCT交流采集模块，输出接CPU板外设I/O接口；

CPU板型号为DM6446。DM6446双核配置中的DSP专门处理核心检测算法，ARM部分完成相关的人机界面、各种信息的汇总分析和存储以及各种通信，实现功能分块执行；

SD卡采用TF 2G TransFlash microsd，CPU板外设I/O接口输出接SD卡的输入；

RJ45模块型号为100Base TXRJ45，以100兆自适应的网络连接速度连接以太网，输入接CPU板外设I/O接口，输出接主控制器；

实时时钟型号为HC-49U，输出接CPU板外设I/O接口；

电源板接入交流220V电压，输出+24V电压接入CPU板。

电网相位检测单元有多个，分别连接在各星连接型逆变电路的输出端和PCC节点处；电网相位检测单元包括GPS卫星定位系统接收器UBLOXNEO-6M和授时协议处理器采用NXPLPC1788，GPS卫星定位系统接收器接收卫星信号，通过授时协议处理器转换发送至485总线，电网相位检测单元的输入为PCC节点和微电网的中每个柔性逆变单元的输出电压，电网相位检测单元的输出为电网相位并送入485总线。

孤岛-并网检测单元的输入端连接PCC节点处的单相电力检测单元的输出端和PCC节点处的电网相位检测单元的输出端；孤岛-并网检测单元的输出端连接主控单元的输入端。

连接在各星连接型逆变电路的输出端的各单相电力检测单元和电网相位检测单元分别连接至通信单元，主控单元、孤岛-并网检测单元分别与通信单元连接。

采用用于智能电网的柔性孤岛-并网控制装置进行智能电网的柔性孤岛-并网控制的方法，如图5所示，包括以下步骤：

步骤1：各单相电力检测单元、电网相位检测单元实时采集柔性逆变单元的输出电压、输出电流和电网相位，以及PCC节点处的输出电压、输出电流和电网相位；

步骤2：孤岛-并网检测单元对微电网进行孤岛-并网检测；

如图6所示，按如下步骤进行：

步骤2.1：根据柔性逆变单元的输出电压的频率，判断柔性逆变单元输出电压是否过零点，是，则执行步骤2.2，否则，重复步骤2.1；

步骤2.2：计算前一周期的PCC节点处的输出电压的频率f_pcc(n-1)和前一周期的每个柔性逆变单元的输出电压的频率f_i(n-1)；

步骤2.3：分别计算前一周期的PCC节点处的输出电压的频率f_pcc(n-1)与前一周期的每个柔性逆变单元的输出电压的频率f_i(n-1)的差值，得到该差值的最大值Δf(n-1)＝max(|f_i(n-1)-f_pcc(n-1)|)；

步骤2.4：若Δf(n-1)＞κ_f则进入步骤3，否则，执行步骤2.5，其中κ_f为频率变换判断阈值；

步骤2.5：计算每个柔性逆变单元两个周期之间的输出电压的频率差Δf_s＝|Δf(n-1)-Δf(n-2)|；

步骤2.6：计算每个柔性逆变单元的输出电压与PCC节点处的输出电压的同步相位差：θ_i(n)＝θ_i(n-1)+Δθsgn(Δf_s)，式中，θ_i(n)表示每个柔性逆变单元的输出电压与PCC节点处的输出电压的同步相位差，θ_i(n-1)表示前一周期的每个柔性逆变单元的输出电压的附加相位，Δθ为固定的相位增量，对于存在θ_i(n)＝0，同时

步骤2.7：计算每个柔性逆变单元输出电压的相位θ_iAPS；

步骤2.8：判断是否成立：若成立，则判断当前微电网处于并网运行模式，执行步骤4；若不成立，则当前微电网处于孤岛运行模式，进入步骤3；

步骤3：微电网处于孤岛运行模式下，主控单元对微电网进行分级控制；

步骤3.1：对微电网进行孤岛一级控制；

通过判断柔性逆变单元输出有功功率和无功功率的变化，动态调整控制参数，使微电网中的柔性逆变单元输出快速响应负载变化；

如图7所示，按如下步骤进行：

步骤3.1.1：设置微电网参考频率ω_ref，柔性逆变单元的下垂参数n_p，i、m_q，i，每个柔性逆变单元对负载变化的敏感度参数k_n，i、k_m，i、a_n，i、a_m，i，柔性逆变单元的下垂参数的变化时间常数t_d，柔性逆变单元的有功功率变换判断阈值κ_P，柔性逆变单元的无功功率变换判断阈值κ_Q；

步骤3.1.2：计算微电网负载总有功功率P_total和微电网负载总无功功率Q_total，计算在两个相邻周期内每个柔性逆变单元的有功输出功率P_out，i和无功输出功率Q_out，i；

步骤3.1.3：对柔性逆变单元的有功输出功率相对变化率和柔性逆变单元的无功输出功率相对变化率进行判断：如果或则执行步骤3.1.4，否则执行步骤3.1.9，t为周期；

步骤3.1.4：对柔性逆变单元的有功输出功率绝对变化率和柔性逆变单元的无功输出功率绝对变化率进行判断：如果且则执行步骤3.1.5；如果且则执行步骤3.1.6；如果且则执行步骤3.1.7；如果且则执行步骤3.1.8；

步骤3.1.5：动态调整柔性逆变单元的下垂参数，然后执行步骤3.1.9，计算公式如下：

步骤3.1.6：动态调整柔性逆变单元的下垂参数，然后执行步骤3.1.9，计算公式如下：

步骤3.1.7：动态调整柔性逆变单元的下垂参数，然后执行步骤3.1.9，计算公式如下：

步骤3.1.8：动态调整柔性逆变单元的下垂参数，然后执行步骤3.1.9，计算公式如下：

步骤3.1.9：根据动态调整确定的柔性逆变单元的下垂参数，进行柔性逆变单元的输出电压幅值设定值E_i和电网相位设定值δ_i计算：

式中，是第i个柔性逆变单元的初始电压相位设定值，第是i个柔性逆变单元的初始电压幅值设定值，为第i个柔性逆变单元的额定输出有功功率，是第i个柔性逆变单元的初始额定输出无功功率，T₂-T₁为采样周期，即当前时刻T₂与前一时刻T₁的时间差；

步骤3.1.10：根据确定的柔性逆变单元的输出电压幅值设定值和电网相位设定值，计算柔性逆变单元的一级控制参考电压设定值V_ref，作为孤岛一级控制输出；

V_ref＝E_i sin(ω_reft+δ_i)

步骤3.2：对微电网进行孤岛二级控制；

通过选取微电网中额定功率最小的柔性逆变单元作为系统领导者，采用多智能体一致性算法，使微电网输出电压幅值和相位一致，从而使有功功率和无功功率合理分配，同时抑制微电网中柔性逆变单元之间的环流；

如图8所示，按如下步骤进行：

步骤3.2.1：设定微电网内柔性逆变单元的通讯拓扑结构邻接矩阵A和环流阈值

步骤3.2.2：计算每两个柔性逆变单元的环流，并选择出环流最大值ΔI_H；

式中，ΔI_H表示微电网中最大环流，是第i个柔性逆变单元的输出电压，是第j个柔性逆变单元的输出电压，Z_i，Z_i，Z_ij是对应第i个和第j个的柔性变单元之间的线路参数；

步骤3.2.3：将ΔI_H与比较，若则执行步骤3.2.4，否则，执行步骤3.2.2；

步骤3.2.4：比较所有柔性逆变单元的额定输出有功功率，选择额定输出有功功率最小的柔性逆变单元为微电网的基准柔性逆变单元，保证基准柔性逆变单元的额定输出有功功率和基准柔性逆变单元的额定输出无功功率恒定，即基准柔性逆变单元的输出电压幅值v_leader和电网相位δ_leader恒定；

步骤3.2.5：采集所有柔性逆变单元的输出电压幅值和电网相位；

步骤3.2.6：根据通信拓扑结构邻接矩阵A判断对应的柔性逆变单元是否与基准柔性逆变单元通讯相连；若是，则执行步骤3.2.7，否则执行步骤3.2.8；

步骤3.2.7：计算柔性逆变单元的输出电压幅值设定值的调整值Δe_i和电网相位设定值的调整值Δδ_i，并执行步骤3.2.9；

式中，a_ij表示通信拓扑结构邻接矩阵A的元素，N_i表示与第i个柔性逆变单元的通讯相连接的其他柔性逆变单元的集合，v_i表示第i柔性逆变单元的输出电压幅值；

步骤3.2.8：计算柔性逆变单元的输出电压幅值设定值的调整值Δe_i和电网相位设定值的调整值Δδ_i；

步骤3.2.9：调整每个柔性逆变单元在一级控制中确定的输出电压幅值设定值和电网相位设定值，得到柔性逆变单元的输出电压幅值的二级控制设定值和电网相位的二级控制设定值

步骤3.2.10：根据柔性逆变单元的输出电压幅的二级控制设定值和电网相位的二级控制设定值，计算柔性逆变单元的二级控制参考电压设定值，作为孤岛二级控制输出，执行步骤5；

步骤4：微电网处于并网运行模式下，对微电网进行分级控制；

步骤4.1：对微电网进行并网一级控制；

通过P/Q控制产生电流参考值，保证微电网输出固定的有功和无功功率；

如图9所示，按如下步骤进行：

步骤4.1.1：设置PCC节点输入有功功率P_pcc和PCC节点输入无功功率Q_pcc；

步骤4.1.2：计算微电网中柔性逆变单元的输出总有功功率P_MG和输出无功功率Q_MG；

步骤4.1.3：计算微电网并网一级控制输出有功电流值参考值i_dref和并网一级控制输出无功电流参考值i_qref，作为并网一级控制输出；

式中，k_pd、k_id为有功电流调节值，k_pq、k_iq为无功电流调节值；

步骤4.2：对微电网进行并网二级控制控制；

把主电网的电压信息，包括电压相位和幅值，作为多智能体的领导者，使每个柔性逆变单元的输出电压幅值和相位与主电网保持一致，随时可以进行并网，同时可以抑制柔性逆变单元之间和每个柔性逆变单元与主电网之间的环流。

如图10所示，按如下步骤进行：

步骤4.2.1：设置微电网中柔性逆变单元与主电网的通信拓扑结构邻接矩阵B、电压幅值偏差阈值κ_V，相位偏差阈值κ_δ；

步骤4.2.2：人工设定是否并网，若是，则执行步骤4.2.3，否则继续步骤4.2.2；

步骤4.2.3：采集主电网侧的输出电压幅值V_main和主电网侧的电网相位δ_main作为并网二级控制基准值；

步骤4.2.4：分别对PCC节点的电压幅值V_pcc与主电网侧的输出电压幅值V_main、PCC节点的相位δ_pcc与主电网侧的电网相位δ_main进行判断，若|V_pcc-V_main|＞κ_V或|δ_pcc-δ_main|＞κ_δ，则执行步骤4.2.5，否则执行步骤4.2.4；

步骤4.2.5：采集所有柔性逆变单元的输出电压幅值和相位；

步骤4.2.6：根据通信拓扑结构邻接矩阵B判断其对应的柔性逆变单元是否与主电网相连；若相连，则执行步骤4.2.7，否则执行步骤4.2.8；

步骤4.2.7：计算柔性逆变单元的输出电压幅值设定值的调整值Δe_i和电网相位设定值的调整值Δδ_i，执行步骤4.2.9；

式中，b_ij表示通信拓扑结构邻接矩阵B的元素，N_i表示与第i个柔性逆变单元通讯相连接的其他柔性逆变单元的集合；

步骤4.2.8：计算柔性逆变单元的输出电压幅值设定值的调整值Δe_i和电网相位设定值的调整值Δδ_i；

步骤4.2.9：分别计算每个柔性逆变单元的输出电压调整值ΔE_i、有功电流调整值ΔI_di和无功电流调整值ΔI_qi；

ΔE_i＝Δe_i sin(ω_reft+Δδ_i)

步骤4.2.10：调整每个柔性逆变单元的并网一级控制输出有功电流值参考值i_dref和并网一级控制输出无功电流参考值i_qref，作为并网二级控制输出；

i_dref＝i_dref+ΔI_di

i_qref＝i_qref+ΔI_qi

步骤5：将孤岛二级控制输出或者并网二级控制输出作为柔性逆变单元的输入，对微电网实时控制。

Claims (2)

1.一种用于智能电网的柔性孤岛-并网控制装置，其特征在于：包括柔性逆变单元、单相电力检测单元、电网相位检测单元、孤岛-并网检测单元、通信单元和主控单元；

所述柔性逆变单元有多个，每个柔性逆变单元包括三角形分压拓扑电路和星连接型逆变电路；

三角形分压拓扑电路的输入端连接微电网的直流输入端，三角形分压拓扑电路的输出端连接星连接型逆变电路的输入端，星连接型逆变电路的输出端连接PCC节点；

三角形分压拓扑电路包括第一可控开关管、第二可控开关管、第三可控开关管、第四可控开关管、第五可控开关管、第六可控开关管、第七可控开关管、第二十可控开关管、第一电容和第二电容，第二可控开关管、第三可控开关管、第四可控开关管形成三角形连接结构，第五可控开关管、第六可控开关管、第七可控开关管形成三角形连接结构，两个三角形连接结构串联，第二可控开关管的输入端连接第一可控开关管的输出端，第一可控开关管的输入端连接第一电容，第一电容与第二电容串联，第二电容连接第二十可控开关管的输出端，第二十可控开关管的输入端连接第七可控开关管的输出端；两个三角形连接结构的串联接线处与第一电容与第二电容串联接线处连接；

星连接型逆变电路包括第八可控开关管、第九可控开关管、第十可控开关管、第十一可控开关管、第十二可控开关管、第十三可控开关管、第十四可控开关管、第十五可控开关管、第十六可控开关管、第十七可控开关管、第十八可控开关管、第十九可控开关管，第八可控开关管、第九可控开关管、第十可控开关管形成第一星形连接结构，第十一可控开关管、第十二可控开关管、第十三可控开关管形成第二星形连接结构，第十四可控开关管、第十五可控开关管、第十六可控开关管形成第三星形连接结构，第十七可控开关管、第十八可控开关管、第十九可控开关管形成第四星形连接结构，第一星形连接结构、第二星形连接结构形成第一桥臂，第三星形连接结构、第四星形连接结构形成第二桥臂，第一星形连接结构的中性点、第二星形连接结构的中性点连接，第三星形连接结构的中性点、第四星形连接结构的中性点连接；第十四可控开关管的输入端与第八可控开关管的输入端连接后，再与第二可控开关管的输入端连接，第十八可控开关管的输出端与第十二可控开关管的输出端连接后，再与第七可控开关管的输出端连接，第九可控开关管的输出端连接第十一可控开关管的输入端，第十可控开关管的输出端连接第十三可控开关管的输出端，第十五可控开关管的输出端连接第十七可控开关管的输入端，第十六可控开关管的输出端连接第十九可控开关管的输出端；

单相电力检测单元有多个，包括电压互感器和电流互感器，各单相电力检测单元分别连接在各星连接型逆变电路的输出端和PCC节点处；

电网相位检测单元有多个，分别连接在各星连接型逆变电路的输出端和PCC节点处；

孤岛-并网检测单元的输入端连接PCC节点处的单相电力检测单元的输出端和PCC节点处的电网相位检测单元的输出端；孤岛-并网检测单元的输出端连接主控单元的输入端；

连接在各星连接型逆变电路的输出端的各单相电力检测单元和电网相位检测单元分别连接至通信单元，主控单元、孤岛-并网检测单元分别与通信单元连接。

2.采用权利要求1所述的用于智能电网的柔性孤岛-并网控制装置进行智能电网的柔性孤岛-并网控制的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：各单相电力检测单元、电网相位检测单元实时采集柔性逆变单元的输出电压、输出电流和电网相位，以及PCC节点处的输出电压、输出电流和电网相位；

步骤2：孤岛-并网检测单元对智能电网进行孤岛-并网检测；

步骤2.1：根据柔性逆变单元的输出电压的频率，判断柔性逆变单元输出电压是否过零点，是，则执行步骤2.2，否则，重复步骤2.1；

步骤2.2：计算前一周期的PCC节点处的输出电压的频率f_pcc(n-1)和前一周期的每个柔性逆变单元的输出电压的频率f_i(n-1)；

步骤2.3：分别计算前一周期的PCC节点处的输出电压的频率f_pcc(n-1)与前一周期的每个柔性逆变单元的输出电压的频率f_i(n-1)的差值，得到该差值的最大值Δf(n-1)＝max(|f_i(n-1)-f_pcc(n-1)|)；

步骤2.4：若Δf(n-1)＞κ_f则进入步骤3，否则，执行步骤2.5，其中κ_f为频率变换判断阈值；

步骤2.5：计算每个柔性逆变单元两个周期之间的输出电压的频率差Δf_s＝Δf(n-1)-Δf(n-2)；

步骤2.6：计算每个柔性逆变单元的输出电压与PCC节点处的输出电压的同步相位差：θ_i(n)＝θ_i(n-1)+Δθsgn(Δf_s)，式中，θ_i(n)表示每个柔性逆变单元的输出电压与PCC节点处的输出电压的同步相位差，θ_i(n-1)表示前一周期的每个柔性逆变单元的输出电压的附加相位，Δθ为固定的相位增量，对于存在θ_i(n)＝0，同时

步骤2.7：计算每个柔性逆变单元输出电压的相位θ_iAPS；

步骤2.8：判断是否成立：若成立，则判断当前微电网处于并网运行模式，执行步骤4；若不成立，则当前微电网处于孤岛运行模式，进入步骤3；

步骤3：微电网处于孤岛运行模式下，主控单元对微电网进行分级控制；

步骤3.1：对微电网进行孤岛一级控制；

步骤3.1.1：设置微电网参考频率ω_ref，柔性逆变单元的下垂参数n_p，i、m_q，i，每个柔性逆变单元对负载变化的敏感度参数k_n，i、k_m，i、a_n，i、a_m，i，柔性逆变单元的下垂参数的变化时间常数t_d，柔性逆变单元的有功功率变换判断阈值κ_P，柔性逆变单元的无功功率变换判断阈值κ_Q；

步骤3.1.2：计算微电网负载总有功功率P_total和微电网负载总无功功率Q_total，计算在两个相邻周期内每个柔性逆变单元的有功输出功率P_out，i和无功输出功率Q_out，i；

步骤3.1.3：对柔性逆变单元的有功输出功率相对变化率和柔性逆变单元的无功输出功率相对变化率进行判断：如果或则执行步骤3.1.4，否则执行步骤3.1.9，t为周期；

步骤3.1.4：对柔性逆变单元的有功输出功率绝对变化率和柔性逆变单元的无功输出功率绝对变化率进行判断：如果且则执行步骤3.1.5；如果且则执行步骤3.1.6；如果且则执行步骤3.1.7；如果且则执行步骤3.1.8；

步骤3.1.5：动态调整柔性逆变单元的下垂参数，然后执行步骤3.1.9，计算公式如下：

$n_{p,i}\left(P\right)=min(n_{p,i},(n_{p,i}-k_{n,i}\frac{{\mathrm{dP}}_{out,i}}{dt}{e}^{a_{n,i}(t-t_d)}\left)\right)$

$m_{q,i}\left(Q\right)=max(m_{q,i},(m_{q,i}-k_{m,i}\frac{{\mathrm{dQ}}_{out,i}}{dt}{e}^{a_{m,i}(t-t_d)}\left)\right)$

步骤3.1.6：动态调整柔性逆变单元的下垂参数，然后执行步骤3.1.9，计算公式如下：

$n_{p,i}\left(P\right)=min(n_{p,i},(n_{p,i}-k_{n,i}\frac{{\mathrm{dP}}_{out,i}}{dt}{e}^{a_{n,i}(t-t_d)}\left)\right)$

$m_{q,i}\left(Q\right)=max(m_{q,i},(m_{q,i}-k_{m,i}\frac{{\mathrm{dQ}}_{out,i}}{dt}{e}^{a_{m,i}(t_d-t)}\left)\right)$

步骤3.1.7：动态调整柔性逆变单元的下垂参数，然后执行步骤3.1.9，计算公式如下：

$n_{p,i}\left(P\right)=\max (n_{p,i},(n_{p,i}-k_{n,i}\frac{{\mathrm{dP}}_{out,i}}{dt}{e}^{a_{n,i}(t_d-t)}\left)\right)$

$m_{q,i}\left(Q\right)=\min (m_{q,i},(m_{q,i}-k_{m,i}\frac{{\mathrm{dQ}}_{out,i}}{dt}{e}^{a_{m,i}(t-t_d)}\left)\right)$

步骤3.1.8：动态调整柔性逆变单元的下垂参数，然后执行步骤3.1.9，计算公式如下：

$n_{p,i}\left(P\right)=\max (n_{p,i},(n_{p,i}-k_{n,i}\frac{{\mathrm{dP}}_{out,i}}{dt}{e}^{a_{n,i}(t_d-t)}\left)\right)$

$m_{q,i}\left(Q\right)=max(m_{q,i},(m_{q,i}-k_{m,i}\frac{{\mathrm{dQ}}_{out,i}}{dt}{e}^{a_{m,i}(t_d-t)}\left)\right)$

步骤3.1.9：根据动态调整确定的柔性逆变单元的下垂参数，进行柔性逆变单元的输出电压幅值设定值E_i和电网相位设定值δ_i计算：

${\mathrm{\δ}}_i=-n_{p,i}\left(P\right)\frac{1}{T_2-T_1}ln\left(\underset{T_1}{\overset{T_2}{\∫}}{K}_P\right(\sqrt{\frac{{(P_{out,i}-P_{out,i}^{*})}^2}{2}}\left)\right)+\frac{{\mathrm{\δ}}_i^{*}}{2\mathrm{\π}}$

$E_i=-m_{q,i}\left(Q\right)\frac{1}{T_2-T_1}log\left(\underset{T_1}{\overset{T_2}{\∫}}{K}_Q\right(\sqrt{\frac{{(Q_{out,i}-Q_{out,i}^{*})}^2}{2}}\left)\right)+E_i^{*}$

式中，是第i个柔性逆变单元的初始电压电网相位设定值，是第i个柔性逆变单元的初始电压幅值设定值，为第i个柔性逆变单元的额定输出有功功率，是第i个柔性逆变单元的初始额定输出无功功率，T₂-T₁为采样周期，即当前时刻T₂与前一时刻T₁的时间差；

步骤3.1.10：根据确定的柔性逆变单元的输出电压幅值设定值和电网相位设定值，计算柔性逆变单元的一级控制参考电压设定值，作为孤岛一级控制输出；

步骤3.2：对微电网进行孤岛二级控制；

步骤3.2.1：设定微电网内柔性逆变单元的通讯拓扑结构邻接矩阵A和环流阈值

步骤3.2.2：计算每两个柔性逆变单元的环流，并选择出环流最大值ΔI_H；

步骤3.2.3：将ΔI_H与比较，若则执行步骤3.2.4，否则，执行步骤3.2.2；

步骤3.2.4：比较所有柔性逆变单元的额定输出有功功率，选择额定输出有功功率最小的柔性逆变单元为微电网的基准柔性逆变单元，保证基准柔性逆变单元的额定输出有功功率和基准柔性逆变单元的额定输出无功功率恒定，即基准柔性逆变单元的输出电压幅值v_leader和电网相位δ_leader恒定；

步骤3.2.5：采集所有柔性逆变单元的输出电压幅值和电网相位；

步骤3.2.6：根据通信拓扑结构邻接矩阵A判断对应的柔性逆变单元是否与基准柔性逆变单元通讯相连；若是，则执行步骤3.2.7，否则执行步骤3.2.8；

步骤3.2.7：计算柔性逆变单元的输出电压幅值设定值的调整值Δe_i和电网相位设定值的调整值Δδ_i，并执行步骤3.2.9；

${\mathrm{\Δe}}_i=\underset{j\∈N_i}{\mathrm{\Σ}}{a}_{ij}(v_i-v_j)+(v_i-v_{leader})$

${\mathrm{\Δ\δ}}_i=\underset{j\∈N_i}{\mathrm{\Σ}}{a}_{ij}({\mathrm{\δ}}_i-{\mathrm{\δ}}_j)+({\mathrm{\δ}}_i-{\mathrm{\δ}}_{leader})$

式中，a_ij表示通信拓扑结构邻接矩阵A的元素，N_i表示与第i个柔性逆变单元的通讯相连接的其他柔性逆变单元的集合，v_i表示第i柔性逆变单元的输出电压幅值，v_j表示第j个柔性逆变单元的输出电压幅值，δ_j表示第j个柔性逆变单元的电网相位设定值；

步骤3.2.8：计算柔性逆变单元的输出电压幅值设定值的调整值Δe_i和电网相位设定值的调整值Δδ_i；

${\mathrm{\Δe}}_i=\underset{j\∈N_i}{\mathrm{\Σ}}{a}_{ij}(v_i-v_j)$

${\mathrm{\Δ\δ}}_i=\underset{j\∈N_i}{\mathrm{\Σ}}{a}_{ij}({\mathrm{\δ}}_i-{\mathrm{\δ}}_j)$

步骤3.2.9：调整每个柔性逆变单元在一级控制中确定的输出电压幅值设定值和电网相位设定值，得到柔性逆变单元的输出电压幅值的二级控制设定值和电网相位的二级控制设定值

$E_i^{*}=E_i+{\mathrm{\Δe}}_i$

${\mathrm{\δ}}_i^{*}={\mathrm{\δ}}_i+{\mathrm{\Δ\δ}}_i$

步骤3.2.10：根据柔性逆变单元的输出电压幅值的二级控制设定值和电网相位的二级控制设定值，计算柔性逆变单元的二级控制参考电压设定值，作为孤岛二级控制输出，执行步骤5；

步骤4：微电网处于并网运行模式下，对微电网进行分级控制；

步骤4.1：对微电网进行并网一级控制；

步骤4.1.1：设置PCC节点输入有功功率P_pcc和PCC节点输入无功功率Q_pcc；

步骤4.1.2：计算微电网中柔性逆变单元的输出总有功功率P_MG和输出无功功率Q_MG；

步骤4.1.3：计算微电网并网一级控制输出有功电流值参考值i_dref和并网一级控制输出无功电流参考值i_qref，作为并网一级控制输出；

$i_{dref}=k_{pd}\left|\frac{\∫\∫(P_{pcc}-P_{MG})dt}{{\log }_2{k}_{id}\∫(P_{pcc}-P_{MG})dt}\right|$

$i_{qref}=\frac{{\mathrm{dk}}_{pq}}{dt}\left|\frac{\∫\∫(Q_{pcc}-Q_{MG})dt}{{\log }_2{k}_{iq}\∫(Q_{pcc}-Q_{MG})dt}\right|$

式中，k_pd、k_id为有功电流调节值，k_pq、k_iq为无功电流调节值；

步骤4.2：对微电网进行并网二级控制控制；

步骤4.2.1：设置微电网中柔性逆变单元与主电网的通信拓扑结构邻接矩阵B、电压幅值偏差阈值κ_v，相位偏差阈值κ_δ；

步骤4.2.2：人工设定是否并网，若是，则执行步骤4.2.3，否则继续步骤4.2.2；

步骤4.2.3：采集主电网侧的输出电压幅值V_main和主电网侧的电网相位δ_main作为并网二级控制基准值；

步骤4.2.4：分别对PCC节点的电压幅值V_pcc与主电网侧的输出电压幅值V_main、PCC节点的电网相位δ_pcc与主电网侧的电网相位δ_main进行判断，若|V_pcc-V_main|＞κ_v或|δ_pcc-δ_main|＞κ_δ，则执行步骤4.2.5，否则执行步骤4.2.4；

步骤4.2.5：采集所有柔性逆变单元的输出电压幅值和电网相位；

步骤4.2.6：根据通信拓扑结构邻接矩阵B判断其对应的柔性逆变单元是否与主电网相连；若相连，则执行步骤4.2.7，否则执行步骤4.2.8；

步骤4.2.7：计算柔性逆变单元的输出电压幅值设定值的调整值Δe_i和电网相位设定值的调整值Δδ_i，执行步骤4.2.9；

${\mathrm{\Δe}}_i=\underset{j\∈N_i}{\mathrm{\Σ}}{b}_{ij}(v_i-v_j)+(v_i-V_{pcc})$

${\mathrm{\Δ\δ}}_i=\underset{j\∈N_i}{\mathrm{\Σ}}{b}_{ij}({\mathrm{\δ}}_i-{\mathrm{\δ}}_j)+({\mathrm{\δ}}_i-{\mathrm{\δ}}_{pcc})$

式中，b_ij表示通信拓扑结构邻接矩阵B的元素，N_i表示与第i个柔性逆变单元通讯相连接的其他柔性逆变单元的集合；

步骤4.2.8：计算柔性逆变单元的输出电压幅值设定值的调整值Δe_i和电网相位设定值的调整值Δδ_i；

${\mathrm{\Δe}}_i=\underset{j\∈N_i}{\mathrm{\Σ}}{b}_{ij}(v_i-v_j)$

${\mathrm{\Δ\δ}}_i=\underset{j\∈N_i}{\mathrm{\Σ}}{b}_{ij}({\mathrm{\δ}}_i-{\mathrm{\δ}}_j)$

步骤4.2.9：分别计算每个柔性逆变单元的输出电压调整值ΔE_i、有功电流调整值ΔI_di和无功电流调整值ΔI_qi；

ΔE_i＝Δe_isin(ω_reft+Δδ_i)

${\mathrm{\ΔI}}_{di}=\frac{P_{pcc}-P_{MC}}{{\mathrm{\ΔE}}_i^2}$

${\mathrm{\ΔI}}_{qi}=\frac{Q_{pcc}-Q_{MG}}{{\mathrm{\ΔE}}_i^2}$

步骤4.2.10：调整每个柔性逆变单元的微电网并网一级控制输出有功电流值参考值i_dref和并网一级控制输出无功电流参考值i_qref，作为并网二级控制输出；

i_dref＝i_dref+ΔI_di

i_qref＝i_qref+ΔI_qi

步骤5：将孤岛二级控制输出或者并网二级控制输出作为柔性逆变单元的输入，对微电网实时控制。