CN113675893B - 一种非计划孤岛模式切换及谐波补偿装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种非计划孤岛模式切换及谐波补偿装置，包括DC/AC变换器、DC/DC变换器、储能电容器与控制分析模块，储能电容器一端接地，储能电容器另一端依次经DC/DC变换器、断路器
Figure 739195DEST_PATH_IMAGE001
后与直流母线连接，储能电容器另一端依次经DC/DC变换器、断路器
Figure 406937DEST_PATH_IMAGE002
、DC/AC变换器、变压器并联至主电源逆变器的交流端口，控制分析模块与各个器件连接；微电网存在电流谐波时，储能电容器作为供电电源，经DC/AC变换器向微电网提供补偿电流；微电网发生非计划孤岛时，储能电容器作为供电电源，经DC/AC变换器向交流侧输出功率，或者储能电容器作为负载吸收功率，经DC/AC变换器从微电网中吸收电流。本设计提高了微电网的供电可靠性。

Description

一种非计划孤岛模式切换及谐波补偿装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及电气技术领域，尤其涉及一种非计划孤岛模式切换及谐波补偿装置及其控制方法，主要适用于提高微电网供电可靠性。
背景技术
分布式发电是21世纪电力行业发展的重要方向。随着电网中分布式发电系统数量的日益增多，尤其是基于可再生能源的并网发电装置在分布式发电系统中应用的日益广泛，分布式发电系统发生孤岛效应的可能性不断增大，孤岛效应造成的危险已不容忽视。孤岛运行又分为计划孤岛和非计划孤岛两种，其中非计划孤岛具有不可预知性和偶然性，对微电网造成的威胁很大。
主从控制模式下并网运行的微电网在切换至孤岛模式时需要将主电源逆变器控制模式从恒功率控制切换到恒压恒频控制。孤岛运行要求切换后微电网系统内电压、频率变化都在允许范围内，保证分布式电源能够继续向负荷供电。因此需要一系列切换措施保证切换过程中及切换后微电网电压、频率的稳定。
针对非计划孤岛，现有的技术主要集中在通过平滑切换、减载等一系列手段，使非计划孤岛发生后，微电网的运行尽量平稳地过渡到稳定的孤岛运行状态。但常用的微电网控制模式平滑切换策略，例如输出状态跟随、电压/电流参考值补偿策略等，都需要准确的孤岛发生时刻来进行控制模式转换或提前引入过渡过程。在非计划孤岛发生时，受到故障发生时间、孤岛检测时间、开关器件动作时间等问题的影响，很难得到准确的孤岛发生时刻，因此这些切换方法的效果并不理想。而现有技术提出的针对非计划孤岛的平滑切换策略在面对大功率波动时仍然会出现明显的电压波动，进而危害到微电网中其他设备的安全运行。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的微电网供电可靠性低的缺陷与问题，提供一种提高微电网供电可靠性的非计划孤岛模式切换及谐波补偿装置及其控制方法。
为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种非计划孤岛模式切换及谐波补 偿装置，所述模式切换及谐波补偿装置与主电源逆变器并联接入直流母线与交流母线之 间，模式切换及谐波补偿装置包括DC/AC变换器、DC/DC变换器、储能电容器与控制分析模 块，所述储能电容器的一端接地，储能电容器的另一端依次经DC/DC变换器、断路器
Figure 608777DEST_PATH_IMAGE001
后与 直流母线连接，储能电容器的另一端依次经DC/DC变换器、断路器
Figure 498235DEST_PATH_IMAGE002
后与DC/AC变换器的一 端连接，DC/AC变换器的另一端通过变压器并联至主电源逆变器的交流端口，所述控制分析 模块通过公共母线与DC/AC变换器、DC/DC变换器、储能电容器、断路器
Figure 908488DEST_PATH_IMAGE001
、断路器
Figure 490779DEST_PATH_IMAGE002
、变压 器分别连接；
所述控制分析模块，用于根据微电网所检测的数据分析微电网所处状态，并根据 分析结果发出控制DC/AC变换器、DC/DC变换器、断路器
Figure 884852DEST_PATH_IMAGE001
、断路器
Figure 578001DEST_PATH_IMAGE002
的信号。
所述控制分析模块包括供电单元、通信线路、控制芯片和外部交互端口；
所述供电单元，用于为控制分析模块供电；
所述通信线路，用于作为信号传输的通道；
所述控制芯片，用于根据微电网所检测的数据分析微电网所处状态，并根据分析 结果发出控制DC/AC变换器、DC/DC变换器、断路器
Figure 108339DEST_PATH_IMAGE001
、断路器
Figure 321584DEST_PATH_IMAGE002
的信号；
所述外部交互端口，用于控制分析模块与外部进行信息交互。
所述模式切换及谐波补偿装置的工作模式包括充放电模式，所述充放电模式是指 根据储能电容器的额定工作电压范围，通过断路器
Figure 937373DEST_PATH_IMAGE001
控制主电源与储能电容器进行电能 传输。
所述模式切换及谐波补偿装置的工作模式包括补偿模式，所述补偿模式是指微电网存在电流谐波时，储能电容器作为供电电源，通过DC/DC变换器将输出电压升至额定直流母线电压，经DC/AC变换器向微电网提供与电流谐波大小相等、方向相反的补偿电流。
所述模式切换及谐波补偿装置的工作模式包括分流模式，所述分流模式是指微电网发生非计划孤岛时，储能电容器作为供电电源，经DC/AC变换器向交流侧输出功率，或者储能电容器作为负载吸收功率，经DC/AC变换器从微电网中吸收电流。
所述DC/AC变换器为恒功率控制的DC/AC变换器，用于输出三相交流电，并通过恒功率控制直接调节输出功率，以此进行谐波补偿或者功率转移。
所述DC/DC变换器为升降压控制的DC/DC变换器，用于将储能电容器端电压维持至恒定水平，并控制储能电容器与外界进行电能交换。
一种非计划孤岛模式切换及谐波补偿装置的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：
模式切换及谐波补偿装置开启后，闭合断路器
Figure 434214DEST_PATH_IMAGE001
，断开断路器
Figure 84638DEST_PATH_IMAGE002
，进入充放电模 式，此时主电源与储能电容器进行电能传输；在充放电过程中，控制分析模块检测到储能电 容器电压
Figure 743152DEST_PATH_IMAGE003
到达额定工作电压范围后，断开断路器
Figure 580658DEST_PATH_IMAGE001
，退出充放电模式；
控制分析模块对微电网各节点电压电流进行监控，若发现交流侧电流
Figure 84452DEST_PATH_IMAGE004
存在电流 谐波，则模式切换及谐波补偿装置进入补偿模式，闭合断路器
Figure 589383DEST_PATH_IMAGE002
，储能电容器作为供电电 源，通过DC/DC变换器将输出电压升至额定直流母线电压，依次经断路器
Figure 684378DEST_PATH_IMAGE002
、DC/AC变换器 和变压器向微电网提供与电流谐波大小相等、方向相反的电流，从而对微电网中的电流谐 波进行补偿，确认电流谐波消失后，断开断路器
Figure 9180DEST_PATH_IMAGE002
，模式切换及谐波补偿装置退出补偿模 式；若控制分析模块检测到储能电容器电压
Figure 847823DEST_PATH_IMAGE003
不在额定工作电压范围内，则再次进入充 放电模式调节储能电容器电压
Figure 472839DEST_PATH_IMAGE003
。
一种非计划孤岛模式切换及谐波补偿装置的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：
模式切换及谐波补偿装置开启后，闭合断路器
Figure 735806DEST_PATH_IMAGE001
，断开断路器
Figure 547904DEST_PATH_IMAGE002
，进入充放电模 式，此时主电源与储能电容器进行电能传输；在充放电过程中，控制分析模块检测到储能电 容器电压
Figure 659080DEST_PATH_IMAGE003
到达额定工作电压范围后，断开断路器
Figure 873023DEST_PATH_IMAGE001
，退出充放电模式；
若控制分析模块检测到微电网发生非计划孤岛，则模式切换及谐波补偿装置进入 分流模式，闭合断路器
Figure 309821DEST_PATH_IMAGE002
，视非计划孤岛发生后的功率传输方向决定DC/AC变换器的工作 状态；若此时功率传输方向为主电源向微电网其他元件供电，则储能电容器作为供电电源， 依次经DC/DC变换器、断路器
Figure 609215DEST_PATH_IMAGE002
、DC/AC变换器、变压器向交流侧输出功率，减少主电源逆变 器输出电流增大的幅度，之后控制输出电流幅值
Figure 524081DEST_PATH_IMAGE005
缓缓下降至零，然后断开断路器
Figure 858111DEST_PATH_IMAGE002
，模 式切换及谐波补偿装置退出分流模式；若此时功率传输方向为微电网向主电源充电，则储 能电容器作为负载吸收功率，DC/AC变换器从微电网中吸收电流，之后控制输入电流幅值缓 慢下降至零，然后断开断路器
Figure 200230DEST_PATH_IMAGE002
，模式切换及谐波补偿装置退出分流模式；若控制分析模 块检测到储能电容器电压
Figure 475004DEST_PATH_IMAGE003
不在额定工作电压范围内，则再次进入充放电模式调节储能 电容器电压
Figure 459140DEST_PATH_IMAGE003
。
所述控制分析模块监控微电网所检测的电压幅值
Figure 382097DEST_PATH_IMAGE006
和频率
Figure 832801DEST_PATH_IMAGE007
，并与电压额定值
Figure 310050DEST_PATH_IMAGE008
进行比较，若不满足
Figure 563789DEST_PATH_IMAGE009
且
Figure 872411DEST_PATH_IMAGE010
，则判定微电网发生 非计划孤岛。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明一种非计划孤岛模式切换及谐波补偿装置及其控制方法中，模式切换及谐波补偿装置作为辅助装置配合主电源逆变器进行控制模式的平滑切换；一方面可以在微电网发生非计划孤岛时，通过功率转移的方法，有效减缓并离网切换时主电源逆变器遭受的功率波动和电流冲击，维护主电源逆变器正常运行，进一步保证孤岛运行时微电网的母线电压和电网频率的稳定，提高微电网的供电可靠性；另一方面，在微电网正常运行时，模式切换及谐波补偿装置作为电能质量调节装置，对微电网进行电流补偿，具有补偿各次谐波、抑制闪变及补偿无功等功能，从而进一步提高微电网的供电可靠性。因此，本发明提高了微电网供电可靠性。
附图说明
图1是安装有本发明一种非计划孤岛模式切换及谐波补偿装置的微电网系统的结构示意图。
图2是本发明一种非计划孤岛模式切换及谐波补偿装置的结构示意图。
图3是本发明一种非计划孤岛模式切换及谐波补偿装置的控制方法的流程图。
图中：模式切换及谐波补偿装置1、DC/AC变换器101、DC/DC变换器102、储能电容器 103、断路器
Figure 556333DEST_PATH_IMAGE001
104、断路器
Figure 989719DEST_PATH_IMAGE002
105、变压器106、主电源逆变器2、直流母线3、交流母线4、主 电源5、蓄电池6、超级电容7、配电网交流母线8、并网点9、储能10、风力发电机11、发电机12、 交流负载13。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参见图1、图2，一种非计划孤岛模式切换及谐波补偿装置，所述模式切换及谐波补 偿装置1与主电源逆变器2并联接入直流母线3与交流母线4之间，模式切换及谐波补偿装置 1包括DC/AC变换器101、DC/DC变换器102、储能电容器103与控制分析模块，所述储能电容器 103的一端接地，储能电容器103的另一端依次经DC/DC变换器102、断路器
Figure 784500DEST_PATH_IMAGE001
104后与直流 母线3连接，储能电容器103的另一端依次经DC/DC变换器102、断路器
Figure 947628DEST_PATH_IMAGE002
105后与DC/AC变换 器101的一端连接，DC/AC变换器101的另一端通过变压器106并联至主电源逆变器2的交流 端口，所述控制分析模块通过公共母线与DC/AC变换器101、DC/DC变换器102、储能电容器 103、断路器
Figure 333610DEST_PATH_IMAGE001
104、断路器
Figure 426198DEST_PATH_IMAGE002
105、变压器106分别连接；
所述控制分析模块，用于根据微电网所检测的数据分析微电网所处状态，并根据 分析结果发出控制DC/AC变换器101、DC/DC变换器102、断路器
Figure 759091DEST_PATH_IMAGE001
104、断路器
Figure 776725DEST_PATH_IMAGE002
105的信 号。
所述控制分析模块包括供电单元、通信线路、控制芯片和外部交互端口；
所述供电单元，用于为控制分析模块供电；
所述通信线路，用于作为信号传输的通道；
所述控制芯片，用于根据微电网所检测的数据分析微电网所处状态，并根据分析 结果发出控制DC/AC变换器101、DC/DC变换器102、断路器
Figure 802450DEST_PATH_IMAGE001
104、断路器
Figure 272746DEST_PATH_IMAGE002
105的信号；
所述外部交互端口，用于控制分析模块与外部进行信息交互。
所述模式切换及谐波补偿装置1的工作模式包括充放电模式，所述充放电模式是 指根据储能电容器103的额定工作电压范围，通过断路器
Figure 875241DEST_PATH_IMAGE001
104控制主电源5与储能电容器 103进行电能传输。
所述模式切换及谐波补偿装置1的工作模式包括补偿模式，所述补偿模式是指微电网存在电流谐波时，储能电容器103作为供电电源，通过DC/DC变换器102将输出电压升至额定直流母线电压，经DC/AC变换器101向微电网提供与电流谐波大小相等、方向相反的补偿电流。
所述模式切换及谐波补偿装置1的工作模式包括分流模式，所述分流模式是指微电网发生非计划孤岛时，储能电容器103作为供电电源，经DC/AC变换器101向交流侧输出功率，或者储能电容器103作为负载吸收功率，经DC/AC变换器101从微电网中吸收电流。
所述DC/AC变换器101为恒功率控制的DC/AC变换器，用于输出三相交流电，并通过恒功率控制直接调节输出功率，以此进行谐波补偿或者功率转移。
所述DC/DC变换器102为升降压控制的DC/DC变换器，用于将储能电容器103端电压维持至恒定水平，并控制储能电容器103与外界进行电能交换。
参见图3，一种非计划孤岛模式切换及谐波补偿装置的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：
模式切换及谐波补偿装置1开启后，闭合断路器
Figure 747382DEST_PATH_IMAGE001
104，断开断路器
Figure 944008DEST_PATH_IMAGE002
105，进入 充放电模式，此时主电源5与储能电容器103进行电能传输；在充放电过程中，控制分析模块 检测到储能电容器103电压
Figure 901600DEST_PATH_IMAGE003
到达额定工作电压范围后，断开断路器
Figure 841874DEST_PATH_IMAGE001
104，退出充放电 模式；
控制分析模块对微电网各节点电压电流进行监控，若发现交流侧电流
Figure 834101DEST_PATH_IMAGE004
存在电流 谐波，则模式切换及谐波补偿装置1进入补偿模式，闭合断路器
Figure 732787DEST_PATH_IMAGE002
105，储能电容器103作为 供电电源，通过DC/DC变换器102将输出电压升至额定直流母线电压，依次经断路器
Figure 125810DEST_PATH_IMAGE002
105、 DC/AC变换器101和变压器106向微电网提供与电流谐波大小相等、方向相反的电流，从而对 微电网中的电流谐波进行补偿，确认电流谐波消失后，断开断路器
Figure 73037DEST_PATH_IMAGE002
105，模式切换及谐波 补偿装置1退出补偿模式；若控制分析模块检测到储能电容器103电压
Figure 919770DEST_PATH_IMAGE003
不在额定工作电 压范围内，则再次进入充放电模式调节储能电容器103电压
Figure 723778DEST_PATH_IMAGE003
。
参见图3，一种非计划孤岛模式切换及谐波补偿装置的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：
模式切换及谐波补偿装置1开启后，闭合断路器
Figure 655962DEST_PATH_IMAGE001
104，断开断路器
Figure 938039DEST_PATH_IMAGE002
105，进入 充放电模式，此时主电源5与储能电容器103进行电能传输；在充放电过程中，控制分析模块 检测到储能电容器103电压
Figure 639279DEST_PATH_IMAGE003
到达额定工作电压范围后，断开断路器
Figure 879767DEST_PATH_IMAGE001
104，退出充放电 模式；
若控制分析模块检测到微电网发生非计划孤岛，则模式切换及谐波补偿装置1进 入分流模式，闭合断路器
Figure 296318DEST_PATH_IMAGE002
105，视非计划孤岛发生后的功率传输方向决定DC/AC变换器 101的工作状态；若此时功率传输方向为主电源5向微电网其他元件供电，则储能电容器103 作为供电电源，依次经DC/DC变换器102、断路器
Figure 382085DEST_PATH_IMAGE002
105、DC/AC变换器101、变压器106向交流 侧输出功率，减少主电源逆变器2输出电流增大的幅度，之后控制输出电流幅值
Figure 203411DEST_PATH_IMAGE005
缓缓下降 至零，然后断开断路器
Figure 614801DEST_PATH_IMAGE002
105，模式切换及谐波补偿装置1退出分流模式；若此时功率传输 方向为微电网向主电源5充电，则储能电容器103作为负载吸收功率，DC/AC变换器101从微 电网中吸收电流，之后控制输入电流幅值缓慢下降至零，然后断开断路器
Figure 521577DEST_PATH_IMAGE002
105，模式切换 及谐波补偿装置1退出分流模式；若控制分析模块检测到储能电容器103电压
Figure 411035DEST_PATH_IMAGE003
不在额定 工作电压范围内，则再次进入充放电模式调节储能电容器103电压
Figure 86867DEST_PATH_IMAGE003
。
所述控制分析模块监控微电网所检测的电压幅值
Figure 669158DEST_PATH_IMAGE006
和频率
Figure 63231DEST_PATH_IMAGE007
，并与电压额定值
Figure 490801DEST_PATH_IMAGE008
进行比较，若不满足
Figure 21139DEST_PATH_IMAGE009
且
Figure 774332DEST_PATH_IMAGE010
，则判定微电网发生 非计划孤岛。
本发明的原理说明如下：
为解决非计划孤岛下并离网切换可能使主电源逆变器遭受较大功率波动和电流冲击的问题，在非计划孤岛情况下进行控制模式平滑切换的本设计装置与主电源逆变器并联接入直流母线与交流母线之间，由两个变换器及储能电容器对流过主电源逆变器的电流进行分流，以此达到功率转移的作用，既可有效减缓非计划孤岛发生时因功率突变带来的交流母线电压波动，又可以保护主电源逆变器，防止其因电流冲击而导致的故障以及随之而来的电压、频率失稳，进而维持微电网安全运行。
所述控制分析模块通过公共母线连接变换器、电容器、变压器、断路器等模块，负责接受微电网系统所检测的电压、电流、频率、SOC等数据并进一步计算得到功率、谐波含量等数据，分析微电网所处状态，进而控制变换器根据分析结果进入对应工作模式，如储能电容器SOC过低或过高则切换至充放电模式，谐波含量过高则切换至补偿模式，微网孤岛运行则切换至分流模式。
所述储能电容器，原理上可采用普通电容，根据实际情况也可选择储电量更大、充放电速度更快、循环寿命更长的超级电容。
所述充放电模式，储能电容器的额定工作电压范围根据实际需求决定，但一方面 需要注意额定工作电压的范围最好不要太大，另一方面储能电容器的荷电状态范围要为之 后可能出现的充电或放电过程留出裕量；模式切换及谐波补偿装置开启后，断路器
Figure 655700DEST_PATH_IMAGE001
、
Figure 886961DEST_PATH_IMAGE002
均处于断开状态，由于此时储能电容器SOC为0，所以进入充电模式，断路器
Figure 540315DEST_PATH_IMAGE001
闭合，主电源 向储能电容器充电。
所述补偿模式是指补偿微电网正常运行产生的谐波问题，可将模式切换及谐波补偿装置视为有源滤波器，产生与谐波电流大小相等、方向相反的谐波电流，从而将交流侧电流补偿为正弦波。
所述分流模式是指发生非计划孤岛时，模式切换及谐波补偿装置代替主电源承担一部分功率的输入或输出，以此减小功率突变对主电源逆变器造成的冲击。
蓄电池6：将化学能转化成电能的装置，可通过充放电实现电能存储和释放，在本设计中作为微电网主电源维持直流母线电压稳定。
超级电容7：具有充放电速度快、功率密度高的特点，用于微电网运行模式切换时快速供电以防止母线电压大幅波动。
配电网交流母线8：位于配电网侧，与微电网并网点相连的母线。
并网点9：用于连接微电网与配电网的连接点，当并网点与配电网连接时，微电网运行于并网模式；断开与配电网的连接时，微电网运行于孤岛模式。
储能10：储存能量的装置，在本设计中负责吸收微电网多余电量，并在微电网出现功率缺额时放电，维持微电网内部电量供需平衡。
风力发电机11：将风能转化为电能的发电装置。
发电机12：将其他形式能源转换成电能的机械设备，为微电网中负载供电，本设计中可以是柴油发电机、燃气轮机等。
交流负载13：由交流电供电，消耗电能的设备。
实施例：
参见图1、图2，一种非计划孤岛模式切换及谐波补偿装置，所述模式切换及谐波补 偿装置1与主电源逆变器2并联接入直流母线3与交流母线4之间，模式切换及谐波补偿装置 1包括DC/AC变换器101、DC/DC变换器102、储能电容器103与控制分析模块，所述储能电容器 103的一端接地，储能电容器103的另一端依次经DC/DC变换器102、断路器
Figure 198830DEST_PATH_IMAGE001
104后与直流 母线3连接，储能电容器103的另一端依次经DC/DC变换器102、断路器
Figure 567494DEST_PATH_IMAGE002
105后与DC/AC变换 器101的一端连接，DC/AC变换器101的另一端通过变压器106并联至主电源逆变器2的交流 端口，所述控制分析模块通过公共母线与DC/AC变换器101、DC/DC变换器102、储能电容器 103、断路器
Figure 602446DEST_PATH_IMAGE001
104、断路器
Figure 107377DEST_PATH_IMAGE002
105、变压器106分别连接；所述控制分析模块包括供电单元、 通信线路、控制芯片和外部交互端口；所述供电单元，用于为控制分析模块供电；所述通信 线路，用于作为信号传输的通道；所述控制芯片，用于根据微电网所检测的数据分析微电网 所处状态，并根据分析结果发出控制DC/AC变换器101、DC/DC变换器102、断路器
Figure 936792DEST_PATH_IMAGE001
104、断 路器
Figure 792753DEST_PATH_IMAGE002
105的信号；所述外部交互端口，用于控制分析模块与外部进行信息交互。所述直流 母线3是指微电网主电源5所连接的母线，所述主电源逆变器2是指并网运行时采用恒功率 控制，而孤岛运行时采用恒压恒频控制将微电网主电源5发出的直流电转换为恒压恒频的 交流电以维持微电网电压、频率稳定的器件。
所述模式切换及谐波补偿装置1的工作模式包括充放电模式、补偿模式与分流模 式；所述充放电模式是指根据储能电容器103的额定工作电压范围，通过断路器
Figure 365817DEST_PATH_IMAGE001
104控制 主电源5与储能电容器103进行电能传输；所述补偿模式是指微电网存在电流谐波时，储能 电容器103作为供电电源，通过DC/DC变换器102将输出电压升至额定直流母线电压，经DC/ AC变换器101向微电网提供与电流谐波大小相等、方向相反的补偿电流；所述分流模式是指 微电网发生非计划孤岛时，储能电容器103作为供电电源，经DC/AC变换器101向交流侧输出 功率，或者储能电容器103作为负载吸收功率，经DC/AC变换器101从微电网中吸收电流。
所述DC/AC变换器101为恒功率控制（PQ控制）的DC/AC变换器，用于输出三相交流电，并通过恒功率控制直接调节输出功率（在电压恒定的情况下相当于直接控制输出电流），以此进行谐波补偿或者功率转移。
所述DC/DC变换器102为升降压控制（Buck-Boost控制）的DC/DC变换器，用于将储能电容器103端电压维持至恒定水平，并控制储能电容器103与外界进行电能交换。
参见图3，一种非计划孤岛模式切换及谐波补偿装置的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：
模式切换及谐波补偿装置1开启后，闭合断路器
Figure 397358DEST_PATH_IMAGE001
104，断开断路器
Figure 663254DEST_PATH_IMAGE002
105，进入 充放电模式，此时主电源5与储能电容器103进行电能传输；在充放电过程中，控制分析模块 检测到储能电容器103电压
Figure 740932DEST_PATH_IMAGE003
到达额定工作电压范围后，断开断路器
Figure 383265DEST_PATH_IMAGE001
104，退出充放电 模式；
控制分析模块对微电网各节点电压电流进行监控，若发现交流侧电流
Figure 859859DEST_PATH_IMAGE004
存在电流 谐波，则模式切换及谐波补偿装置1进入补偿模式，闭合断路器
Figure 296656DEST_PATH_IMAGE002
105，储能电容器103作为 供电电源，通过DC/DC变换器102将输出电压升至额定直流母线电压，依次经断路器
Figure 861630DEST_PATH_IMAGE002
105、 DC/AC变换器101和变压器106向微电网提供与电流谐波大小相等、方向相反的电流，从而对 微电网中的电流谐波进行补偿，确认电流谐波消失后，断开断路器
Figure 776496DEST_PATH_IMAGE002
105，模式切换及谐波 补偿装置1退出补偿模式；若控制分析模块检测到储能电容器103电压
Figure 376105DEST_PATH_IMAGE003
不在额定工作电 压范围内，则再次进入充放电模式调节储能电容器103电压
Figure 718224DEST_PATH_IMAGE003
。
参见图3，一种非计划孤岛模式切换及谐波补偿装置的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：
模式切换及谐波补偿装置1开启后，闭合断路器
Figure 770494DEST_PATH_IMAGE001
104，断开断路器
Figure 489051DEST_PATH_IMAGE002
105，进入 充放电模式，此时主电源5与储能电容器103进行电能传输；在充放电过程中，控制分析模块 检测到储能电容器103电压
Figure 943166DEST_PATH_IMAGE003
到达额定工作电压范围后，断开断路器
Figure 721767DEST_PATH_IMAGE001
104，退出充放电 模式；
若控制分析模块检测到微电网发生非计划孤岛，则模式切换及谐波补偿装置1进 入分流模式，闭合断路器
Figure 261332DEST_PATH_IMAGE002
105，视非计划孤岛发生后的功率传输方向决定DC/AC变换器 101的工作状态；若此时功率传输方向为主电源5向微电网其他元件供电，则储能电容器103 作为供电电源，依次经DC/DC变换器102、断路器
Figure 783581DEST_PATH_IMAGE002
105、DC/AC变换器101、变压器106向交流 侧输出功率，减少主电源逆变器2输出电流增大的幅度，之后控制输出电流幅值
Figure 92202DEST_PATH_IMAGE005
缓缓下降 至零，然后断开断路器
Figure 41704DEST_PATH_IMAGE002
105，模式切换及谐波补偿装置1退出分流模式；若此时功率传输 方向为微电网向主电源5充电，则储能电容器103作为负载吸收功率，DC/AC变换器101从微 电网中吸收电流，之后控制输入电流幅值缓慢下降至零，然后断开断路器
Figure 802986DEST_PATH_IMAGE002
105，模式切换 及谐波补偿装置1退出分流模式；若控制分析模块检测到储能电容器103电压
Figure 128925DEST_PATH_IMAGE003
不在额定 工作电压范围内，则再次进入充放电模式调节储能电容器103电压
Figure 853623DEST_PATH_IMAGE003
。
所述控制分析模块监控微电网所检测的电压幅值
Figure 974025DEST_PATH_IMAGE006
和频率
Figure 488183DEST_PATH_IMAGE007
，并与电压额定值
Figure 352234DEST_PATH_IMAGE008
进行比较，若不满足
Figure 369869DEST_PATH_IMAGE009
且
Figure 926752DEST_PATH_IMAGE010
，则判定微电网发生 非计划孤岛。

Claims (5)

1.一种非计划孤岛模式切换及谐波补偿装置的控制方法，其特征在于：
所述模式切换及谐波补偿装置(1)与主电源逆变器(2)并联接入直流母线(3)与交流母线(4)之间，模式切换及谐波补偿装置(1)包括DC/AC变换器(101)、DC/DC变换器(102)、储能电容器(103)与控制分析模块，所述储能电容器(103)的一端接地，储能电容器(103)的另一端依次经DC/DC变换器(102)、断路器Ka(104)后与直流母线(3)连接，储能电容器(103)的另一端依次经DC/DC变换器(102)、断路器Kb(105)后与DC/AC变换器(101)的一端连接，DC/AC变换器(101)的另一端通过变压器(106)并联至主电源逆变器(2)的交流端口，所述控制分析模块通过公共母线与DC/AC变换器(101)、DC/DC变换器(102)、储能电容器(103)、断路器Ka(104)、断路器Kb(105)、变压器(106)分别连接；所述控制分析模块，用于根据微电网所检测的数据分析微电网所处状态，并根据分析结果发出控制DC/AC变换器(101)、DC/DC变换器(102)、断路器Ka(104)、断路器Kb(105)的信号；
所述控制方法包括以下步骤：
模式切换及谐波补偿装置(1)开启后，闭合断路器Ka(104)，断开断路器Kb(105)，进入充放电模式，此时主电源(5)与储能电容器(103)进行电能传输；在充放电过程中，控制分析模块检测到储能电容器(103)电压Vdc2到达额定工作电压范围后，断开断路器Ka(104)，退出充放电模式；
控制分析模块对微电网各节点电压电流进行监控，若发现交流侧电流I1存在电流谐波，则模式切换及谐波补偿装置(1)进入补偿模式，闭合断路器Kb(105)，储能电容器(103)作为供电电源，通过DC/DC变换器(102)将输出电压升至额定直流母线电压，依次经断路器Kb(105)、DC/AC变换器(101)和变压器(106)向微电网提供与电流谐波大小相等、方向相反的电流，从而对微电网中的电流谐波进行补偿，确认电流谐波消失后，断开断路器Kb(105)，模式切换及谐波补偿装置(1)退出补偿模式；若控制分析模块检测到储能电容器(103)电压Vdc2不在额定工作电压范围内，则再次进入充放电模式调节储能电容器(103)电压Vdc2；
若控制分析模块检测到微电网发生非计划孤岛，则模式切换及谐波补偿装置(1)进入分流模式，闭合断路器Kb(105)，视非计划孤岛发生后的功率传输方向决定DC/AC变换器(101)的工作状态；若此时功率传输方向为主电源(5)向微电网其他元件供电，则储能电容器(103)作为供电电源，依次经DC/DC变换器(102)、断路器Kb(105)、DC/AC变换器(101)、变压器(106)向交流侧输出功率，减少主电源逆变器(2)输出电流增大的幅度，之后控制输出电流幅值I2缓缓下降至零，然后断开断路器Kb(105)，模式切换及谐波补偿装置(1)退出分流模式；若此时功率传输方向为微电网向主电源(5)充电，则储能电容器(103)作为负载吸收功率，DC/AC变换器(101)从微电网中吸收电流，之后控制输入电流幅值缓慢下降至零，然后断开断路器Kb(105)，模式切换及谐波补偿装置(1)退出分流模式；若控制分析模块检测到储能电容器(103)电压Vdc2不在额定工作电压范围内，则再次进入充放电模式调节储能电容器(103)电压Vdc2。
2.根据权利要求1所述的一种非计划孤岛模式切换及谐波补偿装置的控制方法，其特征在于：
所述控制分析模块包括供电单元、通信线路、控制芯片和外部交互端口；
所述供电单元，用于为控制分析模块供电；
所述通信线路，用于作为信号传输的通道；
所述控制芯片，用于根据微电网所检测的数据分析微电网所处状态，并根据分析结果发出控制DC/AC变换器(101)、DC/DC变换器(102)、断路器Ka(104)、断路器Kb(105)的信号；
所述外部交互端口，用于控制分析模块与外部进行信息交互。
3.根据权利要求1所述的一种非计划孤岛模式切换及谐波补偿装置的控制方法，其特征在于：所述DC/AC变换器(101)为恒功率控制的DC/AC变换器，用于输出三相交流电，并通过恒功率控制直接调节输出功率，以此进行谐波补偿或者功率转移。
4.根据权利要求1所述的一种非计划孤岛模式切换及谐波补偿装置的控制方法，其特征在于：所述DC/DC变换器(102)为升降压控制的DC/DC变换器，用于将储能电容器(103)端电压维持至恒定水平，并控制储能电容器(103)与外界进行电能交换。
5.根据权利要求1所述的一种非计划孤岛模式切换及谐波补偿装置的控制方法，其特征在于：所述控制分析模块监控微电网所检测的电压幅值U和频率f，并与电压额定值UN进行比较，若不满足90％UN＜U＜100％UN且49.5Hz＜f＜50.2Hz，则判定微电网发生非计划孤岛。
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