CN116231636A - 微电网系统、功率变换器及其控制方法 - Google Patents

微电网系统、功率变换器及其控制方法 Download PDF

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CN116231636A CN202310150573.1A CN202310150573A CN116231636A CN 116231636 A CN116231636 A CN 116231636A CN 202310150573 A CN202310150573 A CN 202310150573A CN 116231636 A CN116231636 A CN 116231636A
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Abstract

本申请提供了一种微电网系统、功率变换器及其控制方法，该微电网系统包括至少一个功率变换器、微电网母线和并网开关，功率变换器的输出端连接微电网母线，微电网母线通过并网开关连接外部电网。功率变换器在检测到电网发生故障的情况下，处于第一电流源控制模式；在电网故障的持续时长达到第一时长后，从第一电流源控制模式切换至第一电压源控制模式。第一电流源控制模式为电流源故障穿越控制模式，第一电压源控制模式为电压源故障穿越控制模式，第一时长小于第二时长，第二时长为电网发生故障的时刻至并网开关断开的时刻之间的时间间隔。采用本申请，可使微电网系统在电网故障时为外部电网提供电压支撑，并在并网开关断开前完成并离网模式切换。

Description

微电网系统、功率变换器及其控制方法
技术领域
本申请涉及电源技术领域，尤其涉及一种微电网系统、功率变换器及其控制方法。
背景技术
微电网由分布式发电、用电负荷、监控、保护和自动化装置等组成(必要时含储能装置)，能够基本实现内部电力电量平衡的小型供用电系统。微电网有并网和离网两种运行模式。并网模式是指在正常情况下，微电网与大电网并网运行，向大电网提供多余的电能或由大电网向本地负载供电并向电池充电。离网模式是指当检测到大电网故障或电能质量不满足要求时，微电网与大电网断开形成孤岛状态，由微电网内的分布式电源和储能电池向本地负荷供电。
随着微电网接入大电网的配电电压等级和容量提高，微电网及其所有的分布式电源和储能已成为电力系统安全稳定的重要组成部分。在大电网出现故障发生电压跌落时，微电网就立即切换为离网模式独立运行，将会给大电网造成较大的功率扰动。此外，大电网大部分的电压跌落都是暂时性的，即所发生的故障大部分不是永久性故障，在线路断路器断开再自动重合闸后系统可以正常运行。因此，在大电网出现故障的情况下，微电网能够为大电网提供电压支撑，并在线路断路器断开之前完成并离网模式切换尤为重要。
发明内容
本申请提供了一种微电网系统、功率变换器及其控制方法，可使微电网系统在电网故障时为外部电网提供电压支撑，并在并网开关断开前完成并离网模式切换。
第一方面，本申请提供了一种微电网系统，该微电网系统包括至少一个功率变换器、微电网母线和并网开关，功率变换器的输入端和输出端分别连接直流电源和微电网母线，微电网母线通过并网开关连接外部电网。功率变换器在检测到电网发生故障的情况下，处于第一电流源控制模式；并在电网故障的持续时长达到第一时长后，从第一电流源控制模式切换至第一电压源控制模式。其中，电网包括外部电网或者微电网系统，第一电流源控制模式为电流源故障穿越控制模式，第一电压源控制模式为电压源故障穿越控制模式。并网开关在电网发生故障的情况下经过第二时长后断开，第二时长大于第一时长。可以理解的，微电网系统中的各功率变换器在检测到电网发生故障的情况下，通过控制自身处于电流源故障穿越控制模式，并在并网开关断开前控制自身切换至电压源故障穿越控制模式的方式，使得微电网系统在电网故障时为外部电网提供电压支撑，并在并网开关断开前完成并离网模式切换，从而使微电网系统兼顾故障穿越支撑功能和并离网切换功能，保证微电网系统的稳定运行。
结合第一方面，在第一种可能的实施方式中，在第一电流源控制模式下功率变换器基于电网发生故障时微电网母线的电压跌落值控制功率变换器的输出电压，从而对外部电网提供无功电流支撑，实现微电网系统的电流源故障穿越支撑特性。在第一电压源控制模式下功率变换器基于预设电流幅值范围中的最大预设电流幅值控制功率变换器的输出电压，从而对外部电网提供电压和频率支撑，实现微电网系统的电压源故障穿越支撑特性。
结合第一方面第一种可能的实施方式，在第二种可能的实施方式中，功率变换器根据电网发生故障时微电网母线的电压跌落值获得第一参考输出电流值，根据第一参考输出电流值和第一参考角频率值获得第一参考输出调制电压值，并基于第一参考输出调制电压值控制功率变换器的输出电压，以使功率变换器处于第一电流源控制模式，从而使得功率变换器基于电压跌落值为外部电网提供一定的电压支撑，进而使得微电网系统在电网故障时能够为外部电网提供电压支撑，实现电流源故障穿越支撑特性。
结合第一方面第一种可能的实施方式或者第一方面第二种可能的实施方式，在第三种可能的实施方式中，功率变换器基于最大预设电流幅值和外部电网的等效阻抗角获得第二参考输出电流值，基于第二参考输出电流值和第二参考角频率值获得第二参考输出调制电压值；基于第二参考输出调制电压值控制功率变换器的输出电压，以使功率变换器处于第一电压源控制模式。可以理解的，在电网故障的持续时长达到第一时长后，功率变换器从电流源故障穿越控制模式切换至电压源故障穿越控制模式，可减小由于功率变换器在并网开关断开之前没切换至电压源控制模式而导致的微电网系统失稳的风险，从而提高微电网系统的稳定性。
结合第一方面第三种可能的实施方式，在第四种可能的实施方式中，功率变换器处于第一电压源控制模式下的初始参考输出电流值和初始参考角频率值分别为切换瞬间功率变换器处于第一电流源控制模式下的第一参考输出电流值和第一参考角频率值，可减小模式切换时电流和电压的波动程度，提高电流和电压在模式切换时的平滑度。
结合第一方面至第一方面第四种可能的实施方式中的任一种，在第五种可能的实施方式中，功率变换器还在电网发生故障之前处于第二电流源控制模式，其中，在第二电流源控制模式下功率变换器基于参考输出有功电流值和参考输出无功电流值控制功率变换器的输出电压。可以理解的，在电网发生故障之前，微电网系统处于并网模式，各功率变换器均处于第二电流源控制模式，即电流源控制模式下的正常控制模式，有利于提高微电网系统的稳定性。
结合第一方面第五种可能的实施方式，在第六种可能的实施方式中，功率变换器将参考输出有功电流值和参考输出无功电流值确定为第三参考输出电流值，基于第三参考输出电流值和第三参考角频率值获得第三参考输出调制电压值；基于第三参考输出调制电压值控制功率变换器的输出电压，以使功率变换器处于第二电流源控制模式。
结合第一方面第五种可能的实施方式或者第一方面第六种可能的实施方式，在第七种可能的实施方式中，功率变换器还基于功率变换器的参考输出有功功率值和实际输出有功功率值获得参考输出有功电流值。可以理解的，参考输出有功电流值的获取方式简单，有利于提供功率变换器的工作效率，进而提高微电网系统的工作效率。
结合第一方面第五种可能的实施方式或者第一方面第六种可能的实施方式，在第八种可能的实施方式中，功率变换器包括直流DC/直流DC电路、直流母线和直流DC/交流AC电路，DC/DC电路的输出端通过直流母线连接DC/AC电路的输入端。功率变换器还基于直流母线的参考母线电压和实际母线电压获得参考输出有功电流值。可以理解的，参考输出有功电流值还可以基于直流母线的母线电压获得，参考输出有功电流值的获取方式多样，灵活性高。
结合第一方面第五种可能的实施方式或者第一方面第六种可能的实施方式，在第九种可能的实施方式中，功率变换器还基于功率变换器的参考输出无功功率值和实际输出无功功率值获得参考输出无功电流值。可以理解的，参考输出无功电流值的获取方式简单，有利于提供功率变换器的工作效率，进而提高微电网系统的工作效率。
结合第一方面第五种可能的实施方式或者第一方面第六种可能的实施方式，在第十种可能的实施方式中，功率变换器还基于功率变换器的参考输出电压和实际输出电压获得参考输出无功电流值。可以理解的，参考输出无功电流值还可以基于功率变换器的输出电压获得，参考输出无功电流值的获取方式多样，灵活性高。
结合第一方面至第一方面第十种可能的实施方式中的任一种，在第十一种可能的实施方式中，功率变换器还在自身处于第一电压源控制模式后，在电网恢复正常的情况下，从第一电压源控制模式切换至第二电压源控制模式，其中，在第二电压源控制模式下功率变换器基于参考电压幅值和参考频率值控制功率变换器的输出电压。进而，在电网恢复正常后，微电网系统能够主动为外部电网提供预设电压频率支撑和预设电压幅值支撑。
结合第一方面第十一种可能的实施方式，在第十二种可能的实施方式中，功率变换器根据参考电压幅值和参考频率值获得第四参考输出调制电压值，并根据第四参考输出调制电压值控制功率变换器的输出电压，以使功率变换器处于第二电压源控制模式。
结合第一方面至第一方面第十二种可能的实施方式中的任一种，在第十三种可能的实施方式中，功率变换器在自身的输出电压小于电压阈值或者自身的输出电流大于电流阈值的情况下，确定电网发生故障。可以理解的，功率变换器可以通过自身的输出电压或者输出电流的方式判断电网是否故障，该方式无需与微电网控制器通信，可有效提高功率变换器对电网进行故障检测时的效率。
结合第一方面至第一方面第十二种可能的实施方式中的任一种，在第十四种可能的实施方式中，功率变换器在微电网母线的电压小于电压阈值的情况下，确定电网发生故障。可以理解的，功率变换器还可以通过微电网母线的电压判断电网是否故障，电网故障判断方式多样，灵活性高。
结合第一方面至第一方面第十四种可能的实施方式中的任一种，在第十五种可能的实施方式中，微电网系统还包括微电网控制器，微电网控制器在检测到电网发生故障的情况下，经过第二时长后控制并网开关断开。
结合第一方面第十五种可能的实施方式，在第十六种可能的实施方式中，功率变换器还在切换至第二电压源控制模式后，向微电网控制器发送功率变换器的控制模式，其中，在第二电压源控制模式下功率变换器基于参考电压幅值和参考频率值控制功率变换器的输出电压。微电网控制器在并网开关处于断开状态且接收到的功率变换器的控制模式为第二电压源控制模式的情况下，向功率变换器发送同期控制指令，同期控制指令用于控制功率变换器的输出电压幅值与外部电网的电压幅值之间的幅值差值小于幅值差值阈值，以及功率变换器的输出电压相位与外部电网的电压相位之间的相位差值小于相位差值阈值；并在并网开关的第一端电压幅值与第二端电压幅值之间的幅值差值小于幅值差值阈值，且并网开关的第一端电压相位与第二端电压相位之间的相位差值小于相位差值阈值的情况下，微电网控制器控制并网开关闭合。可以理解的，微电网控制器基于并网开关的开关状态和各功率变换器的控制模式，对各功率变换器的控制模式进行调整，以使各功率变换器在微电网系统处于并网模式时运行在电流源控制模式，在微电网系统处于离网模式时运行在电压源控制模式，从而提高微电网系统的稳定性。
结合第一方面第十六种可能的实施方式，在第十七种可能的实施方式中，微电网控制器还在并网开关处于闭合状态且接收到的功率变换器的控制模式为第二电压源控制模式的情况下，经过第三时长后向功率变换器发送模式切换指令，模式切换指令用于控制功率变换器切换至第二电流源控制模式，在第二电流源控制模式下功率变换器基于参考输出有功电流值和参考输出无功电流值控制功率变换器的输出电压。可以理解的，微电网控制器基于并网开关的开关状态和各功率变换器的控制模式，对各功率变换器的控制模式进行调整，以使各功率变换器在微电网系统处于并网模式时运行在电流源控制模式，在微电网系统处于离网模式时运行在电压源控制模式，从而提高微电网系统的稳定性。
第二方面，本申请提供了一种功率变换器，该功率变换器的输入端和输出端分别连接直流电源和微电网母线，微电网母线通过并网开关连接外部电网。功率变换器在检测到电网发生故障的情况下，处于第一电流源控制模式；在电网故障的持续时长达到第一时长后，从第一电流源控制模式切换至第一电压源控制模式，其中，电网包括外部电网或者微电网母线所在的微电网系统，第一电流源控制模式为电流源故障穿越控制模式，第一电压源控制模式为电压源故障穿越控制模式，第一时长小于第二时长，第二时长为电网发生故障的时刻至并网开关断开的时刻之间的时间间隔。进而，功率变换器在检测到电网发生故障的情况下，通过控制自身处于电流源故障穿越控制模式，并在并网开关断开前控制自身切换至电压源故障穿越控制模式的方式，使得功率变换器在电网故障时为外部电网提供电压支撑，并在并网开关断开前完成并离网模式切换，从而使功率变换器兼顾故障穿越支撑功能和并离网切换功能。
结合第二方面，在第一种可能的实施方式中，在第一电流源控制模式下功率变换器基于电网发生故障时微电网母线的电压跌落值，控制功率变换器的输出电压，从而对外部电网提供无功电流支撑，实现功率变换器的电流源故障穿越支撑特性。在第一电压源控制模式下功率变换器基于预设电流幅值范围中的最大预设电流幅值，控制功率变换器的输出电压，从而对外部电网提供电压和频率支撑，实现功率变换器的电压源故障穿越支撑特性。
结合第二方面第一种可能的实施方式，在第二种可能的实施方式中，功率变换器根据电网发生故障时微电网母线的电压跌落值获得第一参考输出电流值，根据第一参考输出电流值和第一参考角频率值获得第一参考输出调制电压值，并基于第一参考输出调制电压值控制功率变换器的输出电压，以使功率变换器处于第一电流源控制模式，从而使得功率变换器在电网故障时基于电压跌落值为外部电网提供一定的电压支撑，进而实现功率变换器的电流源故障穿越支撑特性。
结合第二方面第一种可能的实施方式或者第二方面第二种可能的实施方式，在第三种可能的实施方式中，功率变换器基于最大预设电流幅值和外部电网的等效阻抗角获得第二参考输出电流值，基于第二参考输出电流值和第二参考角频率值获得第二参考输出调制电压值；基于第二参考输出调制电压值控制功率变换器的输出电压，以使功率变换器处于第一电压源控制模式。可以理解的，在电网故障的持续时长达到第一时长后，功率变换器从电流源故障穿越控制模式切换至电压源故障穿越控制模式，可减小由于功率变换器在并网开关断开之前没切换至电压源控制模式而导致的微电网系统失稳的风险，从而提高功率变换器的稳定性。
结合第二方面第三种可能的实施方式，在第四种可能的实施方式中，功率变换器处于第一电压源控制模式下的初始参考输出电流值和初始参考角频率值分别为切换瞬间功率变换器处于第一电流源控制模式下的第一参考输出电流值和第一参考角频率值，可减小模式切换时电流和电压的波动程度，提高电流和电压在模式切换时的平滑度，从而提高功率变换器在模式切换时的稳定性。
结合第二方面至第二方面第四种可能的实施方式中的任一种，在第五种可能的实施方式中，功率变换器还在电网发生故障之前处于第二电流源控制模式，其中，在第二电流源控制模式下功率变换器基于参考输出有功电流值和参考输出无功电流值控制功率变换器的输出电压。可以理解的，在电网故障之前，微电网系统处于并网模式，功率变换器均处于第二电流源控制模式，即电流源控制模式下的正常控制模式，有利于提高功率变换器的稳定性。
结合第二方面第五种可能的实施方式，在第六种可能的实施方式中，功率变换器将参考输出有功电流值和参考输出无功电流值确定为第三参考输出电流值，基于第三参考输出电流值和第三参考角频率值获得第三参考输出调制电压值；基于第三参考输出调制电压值控制功率变换器的输出电压，以使功率变换器处于第二电流源控制模式。
结合第二方面第五种可能的实施方式或者第二方面第六种可能的实施方式，在第七种可能的实施方式中，功率变换器还基于功率变换器的参考输出有功功率值和实际输出有功功率值获得参考输出有功电流值。可以理解的，参考输出有功电流值的获取方式简单，有利于提供功率变换器的工作效率。
结合第二方面第五种可能的实施方式或者第二方面第六种可能的实施方式，在第八种可能的实施方式中，功率变换器包括直流DC/直流DC电路、直流母线和直流DC/交流AC电路，DC/DC电路的输出端通过直流母线连接DC/AC电路的输入端。功率变换器还基于直流母线的参考母线电压和实际母线电压获得参考输出有功电流值。可以理解的，参考输出有功电流值还可以基于直流母线的母线电压获得，参考输出有功电流值的获取方式多样，灵活性高。
结合第二方面第五种可能的实施方式或者第二方面第六种可能的实施方式，在第九种可能的实施方式中，功率变换器还基于功率变换器的参考输出无功功率值和实际输出无功功率值获得参考输出无功电流值。可以理解的，参考输出无功电流值的获取方式简单，有利于提供功率变换器的工作效率。
结合第二方面第五种可能的实施方式或者第二方面第六种可能的实施方式，在第十种可能的实施方式中，功率变换器还基于功率变换器的参考输出电压和实际输出电压获得参考输出无功电流值。可以理解的，参考输出无功电流值还可以基于功率变换器的输出电压获得，参考输出无功电流值的获取方式多样，灵活性高。
结合第二方面至第二方面第十种可能的实施方式，在第十一种可能的实施方式中，功率变换器还在自身处于第一电压源控制模式后，在电网恢复正常的情况下，从第一电压源控制模式切换至第二电压源控制模式，其中，在第二电压源控制模式下功率变换器基于参考电压幅值和参考频率值控制功率变换器的输出电压。进而，在电网恢复正常后，功率变换器能够主动为外部电网提供预设电压频率支撑和预设电压幅值支撑。
结合第二方面第十一种可能的实施方式，在第十二种可能的实施方式中，功率变换器根据参考电压幅值和参考频率值获得获得第四参考输出调制电压值，并根据第四参考输出调制电压值控制功率变换器的输出电压，以使功率变换器处于第二电压源控制模式。
结合第二方面至第二方面第十二种可能的实施方式中的任一种，在第十三种可能的实施方式中，功率变换器在自身的输出电压小于电压阈值或者自身的输出电流大于电流阈值的情况下，确定电网发生故障。可以理解的，功率变换器可以通过自身的输出电压或者输出电流的方式判断电网是否故障，该方式无需与微电网控制器通信，可有效提高功率变换器对电网进行故障检测时的效率。
结合第二方面至第二方面第十二种可能的实施方式中的任一种，在第十四种可能的实施方式中，功率变换器在微电网母线的电压小于电压阈值的情况下，确定电网发生故障。可以理解的，功率变换器还可以通过微电网母线的电压判断电网是否故障，电网故障判断方式多样，灵活性高。
第三方面，本申请提供了一种功率变换器的控制方法，该功率变换器的输入端和输出端分别连接直流电源和微电网母线，微电网母线通过并网开关连接外部电网。该方法包括：功率变换器在检测到电网故障的情况下，处于第一电流源控制模式；在电网故障的持续时长达到第一时长后，从第一电流源控制模式切换至第一电压源控制模式，其中，电网包括外部电网或者微电网母线所在的微电网系统，第一电流源控制模式为电流源故障穿越控制模式，第一电压源控制模式为电压源故障穿越控制模式，第一时长小于第二时长，第二时长为电网发生故障的时刻至并网开关断开的时刻之间的时间间隔。
结合第三方面，在第一种可能的实施方式中，在第一电流源控制模式下功率变换器基于电网发生故障时微电网母线的电压跌落值，控制功率变换器的输出电压。在第一电压源控制模式下功率变换器基于预设电流幅值范围中的最大预设电流幅值，控制功率变换器的输出电压。
结合第三方面第一种可能的实施方式，在第二种可能的实施方式中，功率变换器根据电网发生故障时微电网母线的电压跌落值获得第一参考输出电流值，根据第一参考输出电流值和第一参考角频率值获得第一参考输出调制电压值，并基于第一参考输出调制电压值控制功率变换器的输出电压，以使功率变换器处于第一电流源控制模式。
结合第三方面第一种可能的实施方式或者第三方面第二种可能的实施方式，在第三种可能的实施方式中，功率变换器基于最大预设电流幅值和外部电网的等效阻抗角获得第二参考输出电流值，基于第二参考输出电流值和第二参考角频率值获得第二参考输出调制电压值；基于第二参考输出调制电压值控制功率变换器的输出电压，以使功率变换器处于第一电压源控制模式。
结合第三方面第三种可能的实施方式，在第四种可能的实施方式中，功率变换器处于第一电压源控制模式下的初始参考输出电流值和初始参考角频率值分别为切换瞬间功率变换器处于第一电流源控制模式下的第一参考输出电流值和第一参考角频率值。
结合第三方面至第三方面第四种可能的实施方式中的任一种，在第五种可能的实施方式中，功率变换器还在电网发生故障之前处于第二电流源控制模式，其中，在第二电流源控制模式下功率变换器基于参考输出有功电流值和参考输出无功电流值控制功率变换器的输出电压。
结合第三方面第五种可能的实施方式，在第六种可能的实施方式中，功率变换器将参考输出有功电流值和参考输出无功电流值确定为第三参考输出电流值，基于第三参考输出电流值和第三参考角频率值获得第三参考输出调制电压值；基于第三参考输出调制电压值控制功率变换器的输出电压，以使功率变换器处于第二电流源控制模式。
结合第三方面第五种可能的实施方式或者第三方面第六种可能的实施方式，在第七种可能的实施方式中，功率变换器还基于功率变换器的参考输出有功功率值和实际输出有功功率值获得参考输出有功电流值。
结合第三方面第五种可能的实施方式或者第三方面第六种可能的实施方式，在第八种可能的实施方式中，功率变换器包括直流DC/直流DC电路、直流母线和直流DC/交流AC电路，DC/DC电路的输出端通过直流母线连接DC/AC电路的输入端。功率变换器还基于直流母线的参考母线电压和实际母线电压获得参考输出有功电流值。
结合第三方面第五种可能的实施方式或者第三方面第六种可能的实施方式，在第九种可能的实施方式中，功率变换器还基于功率变换器的参考输出无功功率值和实际输出无功功率值获得参考输出无功电流值。
结合第三方面第五种可能的实施方式或者第三方面第六种可能的实施方式，在第十种可能的实施方式中，功率变换器还基于功率变换器的参考输出电压和实际输出电压获得参考输出无功电流值。
结合第三方面至第三方面第十种可能的实施方式中的任一种，在第十一种可能的实施方式中，功率变换器还在自身处于第一电压源控制模式后，在电网恢复正常的情况下，从第一电压源控制模式切换至第二电压源控制模式，其中，在第二电压源控制模式下功率变换器基于参考电压幅值和参考频率值控制功率变换器的输出电压。
结合第三方面第十一种可能的实施方式，在第十二种可能的实施方式中，功率变换器根据参考电压幅值和参考频率值获得第四参考输出调制电压值，并根据第四参考输出调制电压值控制功率变换器的输出电压，以使功率变换器处于第二电压源控制模式。
结合第三方面至第三方面第十二种可能的实施方式中的任一种，在第十三种可能的实施方式中，功率变换器在自身的输出电压小于电压阈值或者自身的输出电流大于电流阈值的情况下，确定电网发生故障。
结合第三方面至第三方面第十二种可能的实施方式中的任一种，在第十四种可能的实施方式中，功率变换器在微电网母线的电压小于电压阈值的情况下，确定电网发生故障。
应理解的是，本申请上述多个方面的实现和有益效果可互相参考。
附图说明
图1是本申请提供的微电网系统的应用场景示意图；
图2a是本申请提供的微电网系统的一结构示意图；
图2b是本申请提供的微电网系统的另一结构示意图；
图3是本申请提供的微电网系统的控制时序示意图；
图4是本申请提供的微电网系统的一仿真示意图；
图5是本申请提供的微电网系统的另一仿真示意图；
图6是本申请提供的微电网系统的又一仿真示意图；
图7是本申请提供的功率变换器的控制方法的一流程示意图；
图8是本申请提供的功率变换器的控制方法的另一流程示意图；
图9是本申请提供的微电网控制器的控制方法的流程示意图。
具体实施方式
本申请提供的微电网系统和功率变换器可适用于新能源智能微网领域、输配电领域、新能源领域(如光伏并网领域、风力并网领域)、光伏发电领域、风力发电领域等多种应用领域。本申请提供的微电网系统和功率变换器可适用于不同的应用场景，比如，兼顾并网和离网功能的大型工商业微电网场景、中小型分布式微电网场景等，具体来讲，微电网场景包括光伏供电场景、储能供电场景、光储混合供电场景、光风混合供电场景等。下面以中小型分布式光储混合供电场景为例对微电网系统进行说明。
参见图1，图1是本申请提供的微电网系统的应用场景示意图。如图1所示，在中小型分布式光储混合供电场景下，本申请提供的微电网系统可以为图1所示的微电网系统，本申请提供的功率变换器可以是图1所示的储能变流器或者光伏逆变器。该微电网系统包括储能电池簇a1、……、储能电池簇an、光伏组串b1、……、光伏组串bm、储能变流器11、……、储能变流器1n、光伏逆变器21、……、光伏逆变器2m、微电网母线BUS、并网开关和家电设备。储能变流器11的输入端连接储能电池簇a1，……，储能变流器1n的输入端连接储能电池簇an，储能变流器11的输出端、……、储能变流器1n的输出端均连接至微电网母线BUS。光伏逆变器21的输入端连接光伏组串b1，……，光伏逆变器2m的输入端连接光伏组串bm，光伏逆变器21的输出端、……、以及光伏逆变器2m的输出端均连接至微电网母线BUS。家电设备连接至微电网母线BUS。微电网母线BUS通过并网开关连接外部电网。在微电网系统并入外部电网开始工作后，上个n个储能变流器中的各储能变流器将各自输入端相连的储能电池簇所提供的直流电，进行逆变后得到交流电，并将逆变后的交流电输出至微电网母线BUS。上述m个光伏逆变器将各自输入端相连的光伏组串所提供的直流电，进行逆变后得到交流电，并将逆变后的交流电输出至微电网母线BUS。从而实现对家电设备和外部电网的供电。此外，在微电网系统并入外部电网开始工作后，各储能变流器、各光伏逆变器和微电网控制器均实时检测电网是否发生故障，其中，电网包括外部电网或者微电网系统。各储能变流器和各光伏逆变器在检测到电网发生故障的情况下，处于第一电流源控制模式。在电网故障的持续时长达到第一时长后，各储能变流器和各光伏逆变器从第一电流源控制模式切换至第一电压源控制模式，其中，第一电流源控制模式为电流源故障穿越控制模式，第一电压源控制模式为电压源故障穿越控制模式，第一时长小于第二时长，第二时长为电网发生故障的时刻至并网开关断开的时刻之间的时间间隔。可以理解的，微电网系统中的各储能变流器和各光伏逆变器在检测到电网发生故障的情况下，通过控制自身处于电流源故障穿越控制模式，并在并网开关断开前控制自身切换至电压源故障穿越控制模式的方式，使得微电网系统在电网故障时为外部电网提供电压支撑，并在并网开关断开前完成并离网模式切换，从而使微电网系统兼顾故障穿越支撑功能和并离网切换功能。上述只是对本申请提供的微电网系统的应用场景进行示例，而非穷举，本申请不对应用场景进行限制。
下面结合图2a至图6对本申请提供的微电网系统和功率变换器的工作原理进行示例说明。
参见图2a，图2a是本申请提供的微电网系统的一结构示意图。如图2a所示，微电网系统1包括直流电源101、……、直流电源10n、功率变换器111、……、功率变换器11n、微电网母线BUS和并网开关S1。功率变换器111的输入端连接直流电源101，……，功率变换器11n的输入端连接直流电源10n，功率变换器111的输出端、……、功率变换器11n的输出端均并联至微电网母线BUS，微电网母线BUS通过并网开关S1连接外部电网。其中，本申请中的功率变换器可以是储能变流器、光伏逆变器或者机电变流器等。
在一可选实施方式中，在微电网系统1并入外部电网工作后，功率变换器111、……、功率变换器11n中的各功率变换器开始检测电网是否发生故障，其中，电网包括微电网系统1或者外部电网。在检测到电网发生故障的情况下，各功率变换器处于第一电流源控制模式，并在电网故障的持续时长达到第一时长后，从第一电流源控制模式切换至第一电压源控制模式，其中，第一电流源控制模式为电流源故障穿越控制模式，第一电压源控制模式为电压源故障穿越控制模式，第一时长小于第二时长，第二时长为电网发生故障的时刻至并网开关S1断开的时刻之间的时间间隔。
在本申请实施例中，微电网系统1中的各功率变换器在检测到电网发生故障的情况下，通过控制自身处于电流源故障穿越控制模式，并在并网开关断开前控制自身切换至电压源故障穿越控制模式的方式，使得微电网系统1在电网故障时为外部电网提供电压支撑，并在并网开关S1断开前完成并离网模式切换，从而使微电网系统1兼顾故障穿越支撑功能和并离网切换功能。
参见图2b，图2b是本申请提供的微电网系统的另一结构示意图。如图2b所示，与图2a所示的微电网系统1相比，图2b所示的微电网系统1还包括微电网控制器12、本地负荷131和本地负荷132。本地负荷131和本地负荷132均连接至微电网母线BUS。微电网控制器12与功率变换器111、……、功率变换器11n、并网开关S1、本地负荷131和本地负荷132之间均设置有图2b中用虚线表示的通讯线，以建立通信连接。其中，本地负荷131和本地负荷132分别为一般负荷和关键负荷，一般负荷并不是一直处于并网状态，具体来讲，一般负荷在微电网母线BUS的电压小于供电电压阈值时，微电网控制器12可以将一般负荷从微电网系统1中断开，以保证对关键负荷的正常供电。
在一可选实施方式中，在微电网系统1并入外部电网开始运行后，各功率变换器开始检测电网是否故障。在电网发生故障的情况下，各功率变换器处于电流源故障穿越控制模式。并在电网故障的持续时长达到第一时长后，各功率变换器从电流源故障穿越控制模式切换至电压源故障穿越控制模式。同时，在微电网系统1并入外部电网开始运行后，微电网控制器12开始检测电网是否故障。在电网发生故障的情况下，微电网控制器12经过第二时长后控制并网开关S1断开。其中，第二时长大于第一时长。在电流源故障穿越控制模式下各功率变换器基于电网故障时微电网母线BUS的电压跌落值，控制各自的输出电压；在电压源故障穿越控制模式下各功率变换器基于预设电流幅值范围中的最大预设电流幅值，控制各自的输出电压。
具体的，并网开关S1处于闭合状态，微电网系统1并入外部电网工作。在微电网系统1并入外部电网开始运行后，各功率变换器开始获取各自的输出电压或者输出电流，检测电网是否发生故障。同时，在微电网系统1并入外部电网开始运行后，微电网控制器12开始获取微电网母线BUS的电压，检测电网是否发生故障。由于微电网系统1中各功率变换器的工作原理均一致，为了便于介绍，下面以功率变换器111为例进行介绍。
在功率变换器的输出电压小于电压阈值或者功率变换器的输出电流大于电流阈值的情况下，功率变换器111确定电网发生故障。可选的，功率变换器111在微电网母线BUS的电压小于电压阈值的情况下，确定电网发生故障。在确定电网发生故障的情况下，功率变换器111根据电网故障时微电网母线的电压跌落值获得第一参考输出电流值，并根据第一参考输出电流值和第一参考角频率值获得第一参考输出调制电压值，从而基于第一参考输出调制电压值控制功率变换器的输出电压，以使功率变换器111处于电流源故障穿越控制模式，即电流源控制模式下的故障穿越控制模式。
具体来讲，功率变换器111根据电网发生故障时微电网母线BUS的电压跌落值(即电压阈值与电网故障时微电网母线BUS的电压之间的差值)，通过查询电压跌落值与第一参考输出电流之间的预设对应表格的方式，获得该电压跌落值对应的第一参考输出电流值Iref1。其中，第一参考输出电流值Iref1包括第一参考输出有功电流值Idref1和第一参考输出无功电流值Iqref1。在上述预设对应表格中，微电网母线BUS的电压跌落值越大则第一参考输出电流值Iref1越大。之后，功率变换器111向电流控制环输入第一参考输出有功电流值Idref1、第一参考输出无功电流值Iqref1、实际输出有功电流值Id和实际输出无功电流值Iq后得到第一参考q轴电压值Vqref1和第一参考d轴电压值Vdref1。其中，电流控制环可以是PI控制器、PD控制器和PID控制器中的任意一种。
在确定电网发生故障的情况下，功率变换器111还将采集到的功率变换器111的三相输出电压Va,Vb,Vc从三相静止坐标系变换到两相旋转坐标系，即对采集到的功率变换器111的三相输出电压Va,Vb,Vc进行abc/dq坐标变换，得到q轴电压分量Vq，从而将q轴电压分量Vq输入锁相控制环后得到第一参考角频率值ω1。之后，功率变换器111基于第一参考角频率值ω1，生成第一参考电压相位θ1，并基于第一参考电压相位θ1、第一参考q轴电压值Vqref1和第一参考d轴电压值Vdref1，进行dq/abc坐标变换后得到第一参考输出调制电压值，并将第一参考输出调制电压值与三角波进行比较得到第一脉冲宽度调制波，从而将该第一脉冲宽度调制波输出至功率变换器111中的功率变换电路(如DC/AC电路)的开关管，以控制功率变换器111的输出电压，从而使功率变换器111处于电流源故障穿越控制模式，进而使得功率变换器111基于电网故障时微电网母线的电压跌落值控制自身的输出无功电流和有功电流以为外部电网提供电压支撑，实现电流源故障穿越支撑特性。
之后，在电网故障的持续时长达到第一时长后，功率变换器111从电流源故障穿越控制模式切换至电压源故障穿越控制模式。
在一可选实施例中，功率变换器111基于外部电网的等效阻抗角和预设电流幅值范围中的最大预设电流幅值确定第二参考输出电流值，并基于第二参考输出电流值和第二参考角频率值获得第二参考输出调制电压值，从而基于第二参考输出调制电压值控制功率变换器111的输出电压，以使功率变换器111处于电压源故障穿越控制模式，即电压源控制模式下的故障穿越控制模式。
具体的，在电网故障的持续时长达到第一时长后，功率变换器111获取外部电网的等效阻抗角，并基于最大预设电流幅值IM和外部电网的等效阻抗角σ，计算得到第二参考输出电流值Iref2,即第二参考输出有功电流值Idref2＝IM*cosσ和第二参考输出无功电流值Iqref2＝IM*sinσ。之后，功率变换器111向电流控制环输入第二参考输出有功电流值Idref2、第二参考输出无功电流值Iqref2、实际输出有功电流值Id和实际输出无功电流值Iq后得到第二参考q轴电压值Vqref2和第二参考d轴电压值Vdref2。
在电网故障的持续时长达到第一时长后，功率变换器111还基于参考输出有功功率Pref和实际输出有功功率P得到第二参考角频率值ω2，并基于第二参考角频率值ω2，生成第二参考电压相位θ2。之后，功率变换器111基于第二参考电压相位θ2、第二参考q轴电压值Vqref2和第二参考d轴电压值Vdref2，进行dq/abc坐标变换后得到第二参考输出调制电压值，并将第二参考输出调制电压值与三角波进行比较得到第二脉冲宽度调制波，从而将该第二脉冲宽度调制波输出至功率变换器111中的功率变换电路的开关管，以控制功率变换器111的输出电压，从而使功率变换器111从电流源故障穿越控制模式切换至电压源故障穿越控制模式。进而，使得功率变换器111在处于电压源故障穿越控制模式下时基于最大预设电流幅值完成有功电流和无功电流分配，为外部电网提供电压和频率支撑，实现电压源故障穿越支撑特性。
之后，在微电网控制器12在检测到电网故障时(即在检测到微电网母线BUS的电压小于电压阈值时)经过第二时长后，微电网控制器12控制并网开关S1断开。
可以理解的，由于第一时长小于第二时长，因此可以保证在并网开关S1断开之前，微电网系统1中的各功率变换器完成从电流源控制模式下的故障穿越控制模式切换至电压源控制模式下的故障穿越控制模式，以使微电网系统1在故障穿越期间(即从电网故障开始至并网开关S1断开之间的时间段)兼顾并离网切换功能和故障穿越支撑功能，并显著降低对通讯延时性能的依赖需求，避免功率变换器为检测离网状态而向外部电网注入扰动信号，从而解决功率变换器模式切换延时较大(即在并网开关S2断开之前有些功率变换器没切换至电压源控制模式)导致的微电网系统1失稳问题，进而提升微电网系统1的稳定性和市场竞争力。
进一步地，由于功率变换器直接从电流源故障穿越控制模式切换至电压源故障穿越控制模式会存在电流扰动，为了减小模式切换时自身的输出电流和输出电压的波动程度，提高输出电流和输出电压在模式切换时的平滑度，可通过设置功率变换器处于电压源故障穿越控制模式下的初始参考输出电流值和初始参考角频率值分别为切换瞬间功率变换器处于电流源故障穿越控制模式下的第一参考输出电流值和第一参考角频率值的方式实现。
具体的，在电网故障的持续时长达到第一时长后，功率变换器111将电网故障的持续时长为第一时长时功率变换器111处于电流源故障穿越控制模式下的第一参考输出电流值Iref1和第一参考角频率值ω1，作为功率变换器111处于电压源故障穿越控制模式下的初始参考输出电流值Iref20和初始参考角频率值ω20。其中，初始参考电流值Iref20包括初始参考输出有功电流值Idref20和初始参考输出无功电流值Iqref20。之后，功率变换器111向电流控制环输入初始参考输出有功电流值Idref20、初始参考输出无功电流值Iqref20、实际输出有功电流值Id和实际输出无功电流值Iq后得到第二参考q轴电压值Vqref2和第二参考d轴电压值Vdref2。功率变换器111基于初始参考角频率值生成第二参考电压相位θ2。之后，功率变换器111基于第二参考电压相位θ2、第二参考q轴电压值Vqref2和第二参考d轴电压值Vdref2，进行dq/abc坐标变换后得到第二参考输出调制电压值，并将第二参考输出调制电压值与三角波进行比较得到第二脉冲宽度调制波，从而将该第二脉冲宽度调制波输出至功率变换器111中的功率变换电路的开关管，以控制功率变换器111的输出电压，从而使功率变换器111处于电压源故障穿越控制模式，完成从电流源故障穿越控制模式切换至电压源故障穿越控制模式。
需要说明的是，在功率变换器111基于初始参考输出电流值Iref20和初始参考角频率值ω20，从电流源故障穿越控制模式切换至电压源故障穿越控制模式后，功率变换器111可以一直基于初始参考输出电流值Iref20和初始参考角频率值ω20所确定的第二参考输出电压控制自身的输出电压，以使功率变换器111保持在电压源故障穿越控制模式；或者，在功率变换器111基于初始参考输出电流值Iref20和初始参考角频率值ω20，从电流源故障穿越控制模式切换至电压源故障穿越控制模式后，功率变换器111也可以基于第二参考角频率值、以及由最大预设电流幅值和外部电网的等效阻抗角所确定的第二参考输出电流值，控制功率变换器111的输出电压，以使功率变换器111保持在电压源故障穿越控制模式。
在微电网系统1并入外部电网开始运行后，功率变换器111还在检测到电网故障之前处于第二电流源控制模式，即电流源控制模式下的正常控制模式。其中，在第二电流源控制模式下功率变换器111基于参考输出有功电流值和参考输出无功电流值控制自身的输出电压。示例性的，第二电流源控制模式可以为有功功率P/无功功率Q控制模式。
在一可选实施例中，功率变换器111获取自身的实际输出有功功率值，并将自身的实际输出有功功率值和参考有功功率值输入有功无功功率控制环后，得到参考输出有功电流值。
在另一可选实施例中，功率变换器111包括DC/DC电路、直流母线和DC/AC电路，其中，DC/DC电路的输入端连接功率变换器的输入端，DC/DC电路的输出端通过直流母线连接DC/AC电路的输入端，DC/AC电路的输出端连接功率变换器111的输出端。功率变换器111获取直流母线的实际母线电压，并将直流母线的实际母线电压和参考母线电压输入电压控制环后，得到参考输出有功电流值。
在一可选实施例中，功率变换器111还获取自身的实际输出无功功率值，并将自身的参考输出无功功率值和实际输出无功功率值输入有功无功功率控制环后，获得参考输出无功电流值。
在另一可选实施例中，功率变换器还获取自身的实际输出电压，并将自身的参考输出电压和实际输出电压输入电压控制环后，获得参考输出无功电流值。
其中，上述实施例中有功无功功率控制环和电压控制环可以是PI控制器、PD控制器和PID控制器中的任意一种。
功率变换器111可以基于上述获取参考输出有功电流值的任一实施例，与上述获取参考输出无功电流值的任一实施例的任意组合，获得参考输出有功电流值和参考输出无功电流值。功率变换器111将参考输出有功电流值和参考输出无功电流值确定为第三参考输出电流值，并基于第三参考输出电流值和第三参考角频率值获得第三参考输出调制电压值，从而基于第三参考输出调制电压值控制自身的输出电压，以使功率变换器111处于第二电流源控制模式。
为了便于介绍，下面以基于参考输出有功功率值和参考输出无功功率值分别确定参考输出有功电流值和参考输出无功电流值的方式为例，对功率变换器111处于第二电流源控制模式进行说明。
具体的，功率变换器111获取自身的实际输出有功功率值P和实际输出无功功率值Q，并将自身的参考输出有功功率值Pref、参考输出无功功率值Qref、实际输出有功功率值P和实际输出无功功率值Q输入有功无功功率控制环后，获得第三参考输出有功电流值Idref3和第三参考输出无功电流值Iqref3。之后，功率变换器111向电流控制环输入第三参考输出有功电流值Idref3、第三参考输出无功电流值Iqref3、实际输出有功电流值Id和实际输出无功电流值Iq后得到第三参考q轴电压值Vqref3和第三参考d轴电压值Vdref3。功率变换器111还对采集到的功率变换器111的三相输出电压Va,Vb,Vc进行abc/dq坐标变换，得到q轴电压分量Vq，从而将q轴电压分量Vq输入锁相控制环后得到第三参考角频率值ω3。之后，功率变换器111基于第三参考角频率值ω3，生成第三参考电压相位θ3，并基于第三参考电压相位θ3、第三参考q轴电压值Vqref3和第三参考d轴电压值Vdref3，进行dq/abc坐标变换后得到第三参考输出调制电压值，并将第三参考输出调制电压值与三角波进行比较后得到第三脉冲宽度调制波，从而将该第三脉冲宽度调制波输出至功率变换器111中的功率变换电路的开关管，以控制功率变换器111的输出电压，进而使功率变换器111处于第二电流源控制模式。
此外，在功率变换器111处于电压源故障穿越控制模式后，在电网恢复正常的情况下，从电压源故障穿越控制模式切换至第二电压源控制模式(电压源控制模式下的正常控制模式)，其中，在第二电压源控制模式下功率变换器111基于参考电压幅值和参考频率值控制自身的输出电压。反之，在功率变换器111处于电压源故障穿越控制模式后，若电网仍故障，则功率变换器111保持在电压源故障穿越控制模式。示例性的，第二电压源控制器可以为虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)控制模式。
在一可选实施例中，功率变换器111根据参考电压幅值和参考频率值获得第四参考输出调制电压值，并根据第四参考输出调制电压值控制自身的输出电压，以使功率变换器111切换至第二电压源控制模式。
具体的，功率变换器111在基于参考电压幅值和参考频率值得到第四参考输出调制电压值后，将第四参考输出调制电压值与三角波进行比较后得到第四脉冲宽度调制波，从而将该第四脉冲宽度调制波输出至功率变换器111中的功率变换电路的开关管，以控制功率变换器111的输出电压，进而使功率变换器111处于第二电压源控制模式，完成电压源故障穿越控制模式至第二电压源控制模式的模式切换。
功率变换器111在切换至第二电压源控制模式后，向微电网控制器12发送自身的控制模式微电网控制器12接收各功率变换器发送的控制模式，并检测并网开关S1的开关状态。
在一可选实施例中，在功率变换器111的控制模式为第二电压源控制模式且并网开关S1处于断开状态的情况下，微电网控制器12向功率变换器111发送同期控制指令。功率变换器111基于接收到的同期控制指令控制自身的输出电压幅值与外部电网的电压幅值之间的幅值差值小于幅值差值阈值，以及自身的输出电压相位与外部电网的电压相位之间的相位差值小于相位差值阈值，从而使得功率变换器111的输出电压与外部电网电压同步。之后，微电网控制器12在并网开关S1的第一端电压幅值(即第一端a1处的电压幅值)与第二端电压幅值(即第二端a2处的电压幅值)之间的幅值差值小于幅值差值阈值，并且，并网开关S1的第一端电压相位(即第一端a1处的电压相位)与第二端电压相位(即第二端a2处的电压相位)之间的相位差值小于相位差值阈值的情况下，控制并网开关S1闭合。
在另一可选实施例中，在功率变换器111的控制模式为第二电压源控制模式且并网开关S1处于闭合状态的情况下，微电网控制器12经过第三时长向功率变换器111发送模式切换指令。功率变换器111基于接收到的模式切换指令，从第二电压源控制模式切换至第二电流源控制模式。
可以理解的，微电网控制器12基于并网开关S1的开关状态和各功率变换器的控制模式，对各功率变换器的控制模式进行调整，以使各功率变换器在微电网系统1处于并网模式时运行在电流源控制模式，在微电网系统1处于离网模式时运行在电压源控制模式，从而提高微电网系统1的稳定性。
进一步地，为了方便理解，请参见图3，图3是本申请提供的微电网系统的控制时序示意图。如图3所示，在t0时刻至t1时刻内，外部电网的电网电压Vmag没有发生跌落，即外部电网没有发生故障。此外，在t0时刻至t1时刻对应的时间段内，并网开关S1处于闭合状态，功率变换器111处于第二电流源控制模式CS2。
在t1时刻，外部电网的电网电压Vmag发生跌落，即外部电网发生故障，功率变换器111从第二电流源控制模式CS2切换为第一电流源控制模式CS1。此外，在t1时刻，并网开关S1仍处于闭合状态。
在t1时刻至t2时刻内，外部电网的电网电压Vmag没有恢复，外部电网仍故障，功率变换器111处于第一电流源控制模式CS1。此外，在t1时刻至t2时刻对应的时间段内，并网开关S1仍处于闭合状态。
在t2时刻，即从t1时刻开始经过第一时长T1后的时刻，外部电网仍故障，功率变换器111从第一电流源控制模式CS1切换至第一电压源控制模式VS1。此外，在t2时刻，并网开关S1仍处于闭合状态。
在t2时刻至t3时刻内，外部电网仍故障，功率变换器111处于第一电压源控制模式VS1，并网开关S1仍处于闭合状态。
在t3时刻，微电网控制器12控制并网开关S1断开，微电网系统1的电压恢复，功率变换器111仍处于第一电压源控制模式VS1。
在t3时刻至t4时刻内，外部电网仍故障，功率变换器111仍处于第一电压源控制模式VS1，并网开关S1处于断开状态。
在t4时刻，外部电网的电网电压Vmag恢复，外部电网恢复正常，功率变换器111从第一电压源控制模式VS1切换至第二电压源控制模式VS2。此外，在t4时刻，并网开关S1处于断开状态。
在t4时刻至t5时刻内，外部电网正常，功率变换器1111处于第二电压源控制模式VS2，并基于微电网控制器12发送的同期控制指令控制自身的输出电压。此外，在t4时刻至t5时刻所对应的时间段内，并网开关S1处于断开状态。
在t5时刻，外部电网正常，功率变换器111处于第二电压源控制模式VS2。微电网控制器12控制并网开关S1闭合，并确定并网开关S1的开关状态和功率变换器111的控制模式。
在t5时刻至t6时刻内，外部电网正常，功率变换器111仍处于第二电压源控制模式VS2，并网开关S1处于闭合状态。
在t6时刻，即从微电网控制器12确定并网开关S1闭合且功率变换器111的控制模式为第二电压源控制模式VS2的t2时刻开始，经过第三时长T3后的时刻,外部电网正常，功率变换器111基于微电网控制器12发送的模式切换指令，从第二电压源控制模式VS2切换至第二电流源控制模式CS2。此外，在t6时刻，并网开关S1处于闭合状态。
在本申请实施例中，微电网系统1采用“从下而上为主，从上而下为辅”的并离网切换控制方式，也即在电网故障期间，微电网系统1中的各功率变换器先自行判断电网是否故障后执行控制模式切换，之后，微电网控制器12基于并网开关S1的开关状态和各功率变换器的控制模式向各功率变换器补发模式控制指令的并离网切换控制方式，从而使得各功率变换器在故障穿越期间兼顾并离网切换功能和故障穿越支撑功能，并显著降低对通讯延时性能的依赖需求，避免功率变换器为检测离网状态而向外部电网注入扰动信号，从而解决功率变换器切换延时较大导致的微电网系统1失稳问题，进而提升微电网系统1的稳定性和市场竞争力。此外，本申请实施例提供的并离网切换控制方式，对微电网控制器12与各功率变换器之间的通讯延时要求不高，即使通讯延时大也不会造成微电网系统1失稳，具有很好的延时鲁棒性。
需要说明的是，在本申请中，并网开关S1的闭合或者关断除了可以是由微电网控制器12控制之外，还可以由并网开关S1中所包含的控制器直接控制。这里，并网开关S1的控制器控制并网开关S1断开或者闭合的控制逻辑与微电网控制器12控制并网开关S1断开或者闭合的控制逻辑一致，此处不再展开说明。
下面结合图4至图6，以功率变换器为储能变流器为例，对本申请提供的微电网系统在故障穿越期间兼顾并离网切换功能和故障穿越支撑功能进行验证。
参见图4，图4是本申请提供的微电网系统的一仿真示意图。如图4所示，图4中(a)的上下两部分曲线分别表示各储能变流器的三相输出电压Vabc和三相输出电流Iabc,图4中(b)是对图4中(a)的时间段7.46s-7.54s所对应的曲线放大示意图。
如图4所示，在运行时间未达到7s时，各储能变流器以电流源控制模式下的正常控制模式并网。在运行时间为7s时，外部电网发生三相接地故障。在运行时间介于7s-7.5s之间时，各储能变流器以电流源模式进行故障穿越，即各储能变流器处于电流源故障穿越控制模式。在运行时间为7.5s时，各储能变流器由电流源控制模式切换至电压源控制模式，具体来讲，各储能变流器由电流源故障穿越控制模式切换至电压源故障穿越控制模式。在运行时间介于7.5s-7.8s之间时，各储能变流器以电压源模式进行故障穿越，即各储能变流器处于电压源故障穿越控制模式。在运行时间为7.8s时，并网开关断开，微电网系统和外部电网恢复，各储能变流器离网运行。在运行时间大于7.8s时，各储能变流器以电压源控制模式下的正常控制模式带载独立运行。
基于图4可知，本申请提供的微电网系统中的各储能变流器可以在外部电网发生故障的故障穿越期间从第一电流源控制模式切换至第一电压源控制模式，兼顾故障穿越支撑功能和并离网切换功能。
参见图5，图5是本申请提供的微电网系统的另一仿真示意图。如图5所示，图5中(a)的上下两部分曲线分别表示各储能变流器的三相输出电压Vabc和三相输出电流Iabc,图5中(b)是对图5中(a)的时间段7.46s-7.54s所对应的曲线放大示意图。
如图5所示，在运行时间未达到7s时，各储能变流器以电流源控制模式下的正常控制模式并网。在运行时间为7s时，微电网系统内部某一点发生三相接地故障。在运行时间介于7s-7.5s之间时，各储能变流器以电流源模式进行故障穿越，即各储能变流器处于电流源故障穿越控制模式。在运行时间为7.5s时，各储能变流器由电流源控制模式切换至电压源控制模式，具体来讲，各储能变流器由电流源故障穿越控制模式切换至电压源故障穿越控制模式。在运行时间介于7.5s-7.8s之间时，各储能变流器以电压源模式进行故障穿越，即各储能变流器处于电压源故障穿越控制模式。在运行时间为7.8s时，并网开关断开，各储能变流器离网运行。在运行时间介于7.8s-8s之间时，2台储能变流器继续以电压源模式进行故障穿越。在运行时间为8s时，故障切除，微电网系统的电压恢复。在运行时间大于8s时，各储能变流器以电压源控制模式下的正常控制模式带载独立运行。
基于图5可知，本申请提供的微电网系统中的各储能变流器在微电网系统发生故障的故障穿越期间依然可以从第一电流源控制模式切换至第一电压源控制模式，兼顾故障穿越支撑功能和并离网切换功能。
参见图6，图6是本申请提供的微电网系统的又一仿真示意图。如图6所示，图6中的左上方的两部分曲线分别表示储能变流器PCS1的三相输出电压Vabc和三相输出电流Iabc,左下方的两部分曲线分别为对图6中左上方的两部分曲线的时间段7.45s-7.6s所对应的曲线放大示意图。图6中的右上方的两部分曲线分别表示储能变流器PCS2的三相输出电压Vabc和三相输出电流Iabc,右下方的两部分曲线分别为对图6中右上方的两部分曲线的时间段7.45s-7.6s所对应的曲线放大示意图。
如图6所示，在运行时间未达到7s时，各储能变流器以电流源控制模式下的正常控制模式并网。在运行时间为7s时，外部电网发生三相接地故障。在运行时间介于7s-7.5s之间时，各储能变流器以电流源模式进行故障穿越，即各储能变流器处于电流源故障穿越控制模式。在运行时间为7.5s时，储能变流器PCS1由电流源控制模式切换至电压源控制模式，具体来讲，各储能变流器由电流源故障穿越控制模式切换至电压源故障穿越控制模式。在运行时间介于7.5s-7.55s之间时，储能变流器PCS1以电压源模式进行故障穿越，储能变流器PCS2以电流源模式进行故障穿越。在运行时间为7.55s时，储能变流器PCS2从电流源故障穿越控制模式切换至电压源故障穿越控制模式。在运行时间介于7.55s-7.8s之间时，储能变流器PCS1和PCS2均以电压源模式进行故障穿越。在运行时间为7.8s时，并网开关断开，故障切除，各储能变流器离网运行。在运行时间大于7.8s时，各储能变流器以电压源控制模式下的正常工作模式带载独立运行。
基于图6可知，本申请提供的微电网系统中的各储能变流器即使在故障穿越期间从第一电流源控制模式切换至第一电压源控制模式的时间不同步，依然不会影响微电网系统的稳定性。
参见图7，图7是本申请提供的功率变换器的控制方法的一流程示意图。本申请实施例提供的功率变换器的控制方法适用于图2a和图2b所示的微电网系统1中的各功率变换器。功率变换器的控制方法可包括步骤：
S101，在检测到电网发生故障的情况下，功率变换器处于第一电流源控制模式。
其中，电网包括外部电网或者微电网系统，第一电流源控制模式为电流源故障穿越控制模式。
在一可选实施方式中，在第一电流源控制模式下功率变换器基于电网故障时微电网母线的电压跌落值，控制功率变换器的输出电压。
具体的，功率变换器在自身的输出电压小于电压阈值或者自身的输出电流大于电流阈值的情况下，根据电网故障时微电网母线的电压跌落值获得第一参考输出电流值，并根据第一参考输出电流值和第一参考角频率值获得第一参考输出调制电压值，从而基于第一参考输出调制电压值控制自身的输出电压，以使功率变换器处于第一电流源控制模式。
S102，在电网故障的持续时长达到第一时长后，功率变换器从第一电流源控制模式切换至第一电压源控制模式，第一时长小于第二时长，第二时长为电网发生故障的时刻至并网开关断开的时刻之间的时间间隔。
其中，第一电压源控制模式为电压源故障穿越控制模式。
在一可选实施方式中，在第一电压源控制模式下功率变换器基于预设电流幅值范围中的最大预设电流幅值控制功率变换器的输出电压。
在一可选实施例中，在电网故障的持续时长达到第一时长后，功率变换器基于最大预设电流幅值和外部电网的等效阻抗角确定第二参考输出电流值，基于第二参考输出电流值和第二参考角频率值获得第二参考输出调制电压值，并基于第二参考输出调制电压值控制功率变换器的输出电压，以使功率变换器处于第一电压源控制模式，完成从第一电流源控制模式至第一电压源控制模式的模式切换。
在另一可选实施方式中，在电网故障的持续时长达到第一时长后，功率变换器将从第一电流源控制模式切换至第一电压源控制模式的切换瞬间功率变换器处于第一电流源控制模式下的第一参考输出电流值和第一参考角频率值，分别确定为功率变换器处于第一电压源控制模式下的初始参考输出电流值和初始参考角频率值，并基于初始参考输出电流值和初始参考角频率值获得第二参考输出调制电压值，从而基于第二参考输出调制电压值控制功率变换器的输出电压，以使功率变换器从第一电流源控制模式切换至第一电压源控制模式。
具体实现中，本申请提供的功率变换器的控制方法中功率变换器所执行的更多操作可参见图2a和图2b所示的微电网系统1中的各功率变换器所执行的实现方式，在此不再赘述。
本申请实施例中，在电网发生故障的情况下，功率变换器在检测到电网发生故障的情况下，通过控制自身处于电流源故障穿越控制模式，并在并网开关断开前控制自身切换至电压源故障穿越控制模式的方式，使得功率变换器在电网故障时为外部电网提供电压支撑，并在并网开关断开前完成并离网模式切换，从而使功率变换器兼顾故障穿越支撑功能和并离网切换功能。
参见图8，图8是本申请提供的功率变换器的控制方法的另一流程示意图。本申请实施例提供的功率变换器的控制方法适用于图2a和图2b所示的微电网系统1中的各功率变换器。功率变换器的控制方法可包括步骤：
S201，微电网系统处于并网运行模式下，功率变换器处于第二电流源控制模式。
其中，在第二电流源控制模式下功率变换器基于参考输出有功电流值和参考输出无功电流值控制功率变换器的输出电压。
具体的，微电网系统处于并网运行模式下，功率变换器将参考输出有功电流值和参考输出无功电流值确定为第三参考输出电流值，基于第三参考输出电流值和第三参考角频率值获得第三参考输出调制电压值；基于第三参考输出调制电压值控制功率变换器的输出电压，以使功率变换器处于第二电流源控制模式。
S202，功率变换器判断电网是否发生故障。
具体的，功率变换器在自身的输出电压小于电压阈值或者自身的输出电流大于电流阈值的情况下，确定电网故障。可选的，功率变换器在微电网母线的电压小于电压阈值的情况下，确定电网故障。其中，电网包括外部电网或者微电网系统。
之后，功率变换器在确定电网发生故障的情况下，执行步骤S203，否则执行步骤S201。
S203，功率变换器处于第一电流源控制模式。
具体的，功率变换器根据电网故障时微电网母线的电压跌落值获得第一参考输出电流值，并根据第一参考输出电流值和第一参考角频率值获得第一参考输出调制电压值，从而基于第一参考输出调制电压值控制功率变换器的输出电压，以使功率变换器处于第一电流源控制模式。
S204，功率变换器判断电网是否恢复正常。
具体的，功率变换器在自身的输出电压大于或者等于电压阈值的情况下，确定电网恢复正常。可选的，功率变换器在自身的输出电流小于或者等于电流阈值的情况下，确定电网恢复正常。可选的，功率变换器在微电网母线的电压大于或者等于电压阈值的情况下，确定电网恢复正常。
之后，功率变换器在确定电网恢复正常的情况下，执行步骤S201，否则执行步骤S205。
S205，功率变换器判断电网故障的持续时长是否达到第一时长。
其中，第一时长小于第二时长，第二时长为电网发生故障的时刻至并网开关断开的时刻之间的时间间隔。
具体的，功率变换器在确定电网故障的持续时长达到第一时长后，执行步骤S206，否则执行步骤S203。
S206，功率变换器从第一电流源控制模式切换至第一电压源控制模式。
其中，在第一电压源控制模式下功率变换器基于预设电流幅值范围中的最大预设电流幅值控制功率变换器的输出电压。
在一可选实施方式中，功率变换器基于最大预设电流幅值和外部电网的等效阻抗角确定第二参考输出电流值，基于第二参考输出电流值和第二参考角频率值获得第二参考输出调制电压值；基于第二参考输出调制电压值控制功率变换器的输出电压，以使功率变换器处于第一电压源控制模式，完成从第一电流源控制模式切换至第一电压源控制模式。
在另一可选实施方式中，功率变换器将从第一电流源控制模式切换至第一电压源控制模式的切换瞬间功率变换器处于第一电流源控制模式下的第一参考输出电流值和第一参考角频率值，分别确定为功率变换器处于第一电压源控制模式下的初始参考输出电流值和初始参考角频率值，并基于初始参考输出电流值和初始参考角频率值获得第二参考输出调制电压值，从而基于第二参考输出调制电压值控制功率变换器的输出电压，以使功率变换器从第一电流源控制模式切换至第一电压源控制模式。
S207，功率变换器判断电网是否恢复正常。
功率变换器在确定电网恢复正常的情况下，执行步骤S208，否则执行步骤S206。
S208，功率变换器从第一电压源控制模式切换至第二电压源控制模式，并向微电网控制器发送功率变换器的控制模式。
其中，在第二电压源控制模式下功率变换器基于参考电压幅值和参考频率值控制功率变换器的输出电压。
具体的，功率变换器根据参考电压幅值和参考频率值获得第四参考输出调制电压值，并根据第四参考输出调制电压值控制功率变换器的输出电压，以使功率变换器处于第二电压源控制模式，完成从第一电压源控制模式切换至第二电压源控制模式。功率变换器在切换至第二电压源控制模式后，向微电网控制器发送自身的控制模式。
S209，功率变换器判断是否接收到模式切换指令。
功率变换器在接收到模式切换指令的情况下，执行步骤S210，否则执行步骤S208。
S210，功率变换器判断模式切换指令是否为第二电流源控制模式切换指令。
功率变换器在模式切换指令为第二电流源控制模式切换指令的情况下，执行步骤S212，否则执行步骤S211。
S211，功率变换器从第二电压源控制模式切换至第二电流源控制模式。
其中，在第二电流源控制模式下功率变换器基于参考输出有功电流值和参考输出无功电流值控制功率变换器的输出电压。
具体的，功率变换器将参考输出有功电流值和参考输出无功电流值确定为第三参考输出电流值，基于第三参考输出电流值和第三参考角频率值获得第三参考输出调制电压值；基于第三参考输出调制电压值控制功率变换器的输出电压，以使功率变换器处于第二电流源控制模式，完成从第二电压源控制模式切换至第二电流源控制模式。
S212，功率变换器处于第二电压源控制模式。
这里，步骤S212的具体实现方式请参照步骤S201的描述，此处不再赘述。
在本申请实施中，由于第一时长小于第二时长，因此可以保证在并网开关断开之前，微电网系统中的各功率变换器完成从电流源控制模式下的故障穿越控制模式切换至电压源控制模式下的故障穿越控制模式，以使各功率变换器在故障穿越期间兼顾并离网切换功能和故障穿越支撑功能，并显著降低对通讯延时性能的依赖需求，避免功率变换器为检测离网状态而向外部电网注入扰动信号，从而解决功率变换器切换延时较大导致的微电网系统失稳问题。
参见图9，图9是本申请提供的微电网控制器的控制方法的流程示意图。本申请实施例提供的微电网控制器的控制方法适用于图2a和图2b所示的微电网控制器12。微电网控制器的控制方法可包括步骤：
S301，在检测到电网发生故障的情况下，微电网控制器经过第二时长控制并网开关断开。
其中，电网包括外部电网或者微电网系统。
具体的，微电网控制器在微电网母线的电压小于电压阈值的情况下，经过第二时长控制并网开关断开。
S302，微电网控制器检测并网开关的开关状态，获取各功率变换器的控制模式。
具体的，微电网控制器检测并网开关的开关状态，并向各功率变换器发送控制模式获取指令以获取各功率变换器的控制模式。
S303，微电网控制器判断并网开关是否断开。
在并网开关断开的情况下，微电网控制器执行步骤S304，否则执行步骤S306。
S304，微电网控制器向各功率变换器发送切换为第二电压源控制模式的模式切换指令。
其中，切换为第二电压源控制模式的模式切换指令用于控制各功率变换器切换为第二电压源控制模式。
S305，微电网控制器向各功率变换器发送同期控制指令。
其中，同期控制指令用于控制功率变换器的输出电压幅值与外部电网的电压幅值之间的幅值差值小于幅值差值阈值，以及功率变换器的输出电压相位与外部电网的电压相位之间的相位差值小于相位差值阈值。
S306，微电网控制器判断功率变换器的控制模式是否为第二电压源控制模式。
在功率变换器的控制模式为第二电压源控制模式的情况下，微电网控制器执行步骤S307，否则执行步骤S302。
S307，微电网控制器经过第三时长后，向功率变换器发送切换为第二电流源控制模式的第二模式切换指令。
其中，切换为第二电流源控制模式的第二模式切换指令用于控制功率变换器切换为第二电流源控制模式。
在本申请实施例中，微电网控制器基于并网开关的开关状态和各功率变换器的控制模式，对各功率变换器的控制模式进行调整，以使各功率变换器在微电网系统处于并网模式时运行在电流源控制模式，在微电网系统处于离网模式时运行在电压源控制模式，从而提高微电网系统的稳定性。
以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (30)

1.一种微电网系统，其特征在于，所述微电网系统包括至少一个功率变换器、微电网母线和并网开关，所述功率变换器的输入端和输出端分别连接直流电源和所述微电网母线，所述微电网母线通过所述并网开关连接外部电网，其中：
所述功率变换器，用于在检测到电网发生故障的情况下，处于第一电流源控制模式；在所述电网故障的持续时长达到第一时长后，从所述第一电流源控制模式切换至第一电压源控制模式，其中，所述电网包括所述外部电网或者所述微电网系统，所述第一电流源控制模式为电流源故障穿越控制模式，所述第一电压源控制模式为电压源故障穿越控制模式；所述第一时长小于第二时长，所述第二时长为所述电网发生故障的时刻至所述并网开关断开的时刻之间的时间间隔。
2.根据权利要求1所述的微电网系统，其特征在于，在所述第一电流源控制模式下所述功率变换器基于所述电网发生故障时所述微电网母线的电压跌落值，控制所述功率变换器的输出电压；在所述第一电压源控制模式下所述功率变换器基于预设电流幅值范围中的最大预设电流幅值，控制所述功率变换器的输出电压。
3.根据权利要求2所述的微电网系统，其特征在于，所述功率变换器用于根据所述电网发生故障时所述微电网母线的电压跌落值获得第一参考输出电流值，根据所述第一参考输出电流值和第一参考角频率值获得第一参考输出调制电压值；基于所述第一参考输出调制电压值控制所述功率变换器的输出电压，以使所述功率变换器处于所述第一电流源控制模式。
4.根据权利要求2或3所述的微电网系统，其特征在于，所述功率变换器用于基于所述最大预设电流幅值和所述外部电网的等效阻抗角确定第二参考输出电流值，基于所述第二参考输出电流值和第二参考角频率值获得第二参考输出调制电压值；基于所述第二参考输出调制电压值控制所述功率变换器的输出电压，以使所述功率变换器处于所述第一电压源控制模式。
5.根据权利要求4所述的微电网系统，其特征在于，所处功率变换器处于所述第一电压源控制模式下的初始参考输出电流值和初始参考角频率值分别为切换瞬间所述功率变换器处于所述第一电流源控制模式下的第一参考输出电流值和第一参考角频率值。
6.根据权利要求1-5任一项所述的微电网系统，其特征在于，所述功率变换器还用于在所述电网发生故障之前处于第二电流源控制模式，其中，在所述第二电流源控制模式下所述功率变换器基于参考输出有功电流值和参考输出无功电流值控制所述功率变换器的输出电压。
7.根据权利要求6所述的微电网系统，其特征在于，所述功率变换器用于将所述参考输出有功电流值和参考输出无功电流值确定为第三参考输出电流值，基于所述第三参考输出电流值和第三参考角频率值获得第三参考输出调制电压值；基于所述第三参考输出调制电压值控制所述功率变换器的输出电压，以使所述功率变换器处于所述第二电流源控制模式。
8.根据权利要求6或7所述的微电网系统，其特征在于，所述功率变换器还用于基于所述功率变换器的参考输出有功功率值和实际输出有功功率值获得所述参考输出有功电流值。
9.根据权利要求6或7所述的微电网系统，其特征在于，所述功率变换器包括直流DC/直流DC电路、直流母线和直流DC/交流AC电路，所述DC/DC电路的输出端通过所述直流母线连接所述DC/AC电路的输入端；
所述功率变换器还用于基于所述直流母线的参考母线电压和实际母线电压获得所述参考输出有功电流值。
10.根据权利要求6或7所述的微电网系统，其特征在于，所述功率变换器还用于基于所述功率变换器的参考输出无功功率值和实际输出无功功率值获得所述参考输出无功电流值。
11.根据权利要求6或7所述的微电网系统，其特征在于，所述功率变换器还用于基于所述功率变换器的参考输出电压和实际输出电压获得所述参考输出无功电流值。
12.根据权利要求1-11任一项所述的微电网系统，其特征在于，所述功率变换器还用于在所述功率变换器处于所述第一电压源控制模式后，在所述电网恢复正常的情况下，从所述第一电压源控制模式切换至第二电压源控制模式，其中，在所述第二电压源控制模式下所述功率变换器基于参考电压幅值和参考频率值控制所述功率变换器的输出电压。
13.根据权利要求12所述的微电网系统，其特征在于，所述功率变换器用于根据所述参考电压幅值和所述参考频率值获得第四参考输出调制电压值，并根据所述第四参考输出调制电压值控制所述功率变换器的输出电压，以使所述功率变换器处于所述第二电压源控制模式。
14.根据权利要求1-13任一项所述的微电网系统，其特征在于，所述功率变换器用于在所述功率变换器的输出电压小于电压阈值或者所述功率变换器的输出电流大于电流阈值的情况下，确定所述电网发生故障。
15.根据权利要求1-14任一项所述的微电网系统，所述微电网系统还包括微电网控制器，所述微电网控制器用于在检测到所述电网发生故障的情况下，经过所述第二时长后控制所述并网开关断开。
16.根据权利要求15所述的微电网系统，其特征在于，所述功率变换器还用于在切换至第二电压源控制模式后，向所述微电网控制器发送所述功率变换器的控制模式，其中，在所述第二电压源控制模式下所述功率变换器基于参考电压幅值和参考频率值控制所述功率变换器的输出电压；
所述微电网控制器用于在所述并网开关处于断开状态且接收到的所述功率变换器的控制模式为所述第二电压源控制模式的情况下，向所述功率变换器发送同期控制指令，所述同期控制指令用于控制所述功率变换器的输出电压幅值与所述外部电网的电压幅值之间的幅值差值小于幅值差值阈值，以及所述功率变换器的输出电压相位与所述外部电网的电压相位之间的相位差值小于相位差值阈值；并在所述并网开关的第一端电压幅值与第二端电压幅值之间的幅值差值小于所述幅值差值阈值，且所述并网开关的第一端电压相位与第二端电压相位之间的相位差值小于所述相位差值阈值的情况下，控制所述并网开关闭合。
17.根据权利要求16所述的微电网系统，其特征在于，所述微电网控制器还用于在所述并网开关处于闭合状态且接收到的所述功率变换器的控制模式为所述第二电压源控制模式的情况下，经过第三时长后向所述功率变换器发送模式切换指令，所述模式切换指令用于控制所述功率变换器切换至第二电流源控制模式，在所述第二电流源控制模式下所述功率变换器基于参考输出有功电流值和参考输出无功电流值控制所述功率变换器的输出电压。
18.一种功率变换器，其特征在于，所述功率变换器的输入端和输出端分别连接直流电源和微电网母线，所述微电网母线通过并网开关连接外部电网；
所述储能变流器，用于在检测到电网发生故障的情况下，处于第一电流源控制模式；在所述电网故障的持续时长达到第一时长后，从所述第一电流源控制模式切换至第一电压源控制模式，其中，所述电网包括所述外部电网或者所述微电网母线所在的微电网系统，所述第一电流源控制模式为电流源故障穿越控制模式，所述第一电压源控制模式为电压源故障穿越控制模式，所述第一时长小于第二时长，所述第二时长为所述电网发生故障的时刻至所述并网开关断开的时刻之间的时间间隔。
19.根据权利要求18所述的功率变换器，其特征在于，在所述第一电流源控制模式下所述功率变换器基于所述电网发生故障时所述微电网母线的电压跌落值，控制所述功率变换器的输出电压，在所述第一电压源控制模式下所述功率变换器基于预设电流幅值范围中的最大预设电流幅值控制所述功率变换器的输出电压。
20.根据权利要求19所述的功率变换器，其特征在于，所述功率变换器用于根据所述电网发生故障时所述微电网母线的电压跌落值获得第一参考输出电流值，根据所述第一参考输出电流值和第一参考角频率值获得第一参考输出调制电压值；基于所述第一参考输出调制电压值控制所述功率变换器的输出电压，以使所述功率变换器处于所述第一电流源控制模式。
21.根据权利要求19或20所述的功率变换器，其特征在于，所述功率变换器用于基于所述最大预设电流幅值和所述外部电网的等效阻抗角确定第二参考输出电流值，基于所述第二参考输出电流值和第二参考角频率值获得第二参考输出调制电压值；基于所述第二参考输出调制电压值控制所述功率变换器的输出电压，以使所述功率变换器处于所述第一电压源控制模式。
22.根据权利要求21所述的功率变换器，其特征在于，所处功率变换器处于所述第一电压源控制模式下的初始参考输出电流值和初始参考角频率值分别为切换瞬间所述功率变换器处于所述第一电流源控制模式下的第一参考输出电流值和第一参考角频率值。
23.根据权利要求18-22任一项所述的功率变换器，其特征在于，所述功率变换器还用于在所述电网发生故障之前处于第二电流源控制模式，其中，在所述第二电流源控制模式下所述功率变换器基于参考输出有功电流值和参考输出无功电流值控制所述功率变换器的输出电压。
24.根据权利要求23所述的功率变换器，其特征在于，所述功率变换器用于将所述参考输出有功电流值和参考输出无功电流值确定为第三参考输出电流值，基于所述第三参考输出电流值和第三参考角频率值获得第三参考输出调制电压值；基于所述第三参考输出调制电压值控制所述功率变换器的输出电压，以使所述功率变换器处于所述第二电流源控制模式。
25.根据权利要求18-24任一项所述的功率变换器，其特征在于，所述功率变换器还用于在所述功率变换器处于所述第一电压源控制模式后，在所述电网恢复正常的情况下，从所述第一电压源控制模式切换至第二电压源控制模式，其中，在所述第二电压源控制模式下所述功率变换器基于参考电压幅值和参考频率值控制所述功率变换器的输出电压。
26.一种功率变换器的控制方法，其特征在于，所述功率变换器的输入端和输出端分别连接直流电源和微电网母线，所述微电网母线通过并网开关连接外部电网；
所述方法包括：
在检测到电网发生故障的情况下，控制所述功率变换器处于第一电流源控制模式，其中，所述电网包括所述外部电网或者所述微电网母线所在的微电网系统，所述第一电流源控制模式为电流源故障穿越控制模式；
在所述电网故障的持续时长达到第一时长后，控制所述功率变换器从所述第一电流源控制模式切换至第一电压源控制模式，其中，所述第一电压源控制模式为电压源故障穿越控制模式，所述第一时长小于第二时长，所述第二时长为所述电网发生故障的时刻至所述并网开关断开的时刻之间的时间间隔。
27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，在所述第一电流源控制模式下所述功率变换器基于所述电网发生故障时所述微电网母线的电压跌落值，控制所述功率变换器的输出电压，在所述第一电压源控制模式下所述功率变换器基于预设电流幅值范围中的最大预设电流幅值控制所述功率变换器的输出电压。
28.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所述基于所述电网发生故障时所述微电网母线的电压跌落值，控制所述功率变换器的输出电压，包括：
根据所述电网发生故障时所述微电网母线的电压跌落值获得第一参考输出电流值，根据所述第一参考输出电流值和第一参考角频率值获得第一参考输出调制电压值；
基于所述第一参考输出调制电压值控制所述功率变换器的输出电压，以使所述功率变换器处于所述第一电流源控制模式。
29.根据权利要求27或28所述的方法，其特征在于，所述基于基于预设电流幅值范围中的最大预设电流幅值，控制所述功率变换器的输出电压，包括：
基于所述最大预设电流幅值和所述外部电网的等效阻抗角获得第二参考输出电流值，基于所述第二参考输出电流值和第二参考角频率值获得第二参考输出调制电压值；
基于所述第二参考输出调制电压值控制所述功率变换器的输出电压，以使所述功率变换器处于所述第一电压源控制模式。
30.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所述功率变换器处于所述第一电压源控制模式下的初始参考输出电流值和初始参考角频率值分别为切换瞬间所述功率变换器处于所述第一电流源控制模式下的第一参考输出电流值和第一参考角频率值。
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