基于新型正序提取器的并网与独立双模式无缝切换策略︱本刊学术
浙江埃菲生能源科技有限公司的研究人员刘红、林明潮，在2015年第9期《电工技术学报》上撰文，针对三相逆变器，在提出的一种电网电压正序提取器的基础上，设计了并网与独立双模式的无缝切换策略。
在电网正常时，根据正序提取器所得到的正序分量计算电流给定；在电网异常时，由正序提取器保持恒频恒幅的负荷电压给定。在检测到电网恢复正常时，正序提取器又能很快的跟踪电网电压相位，使得负荷电压与电网电压同步，从而避免并网冲击。并网模式下的电流和独立模式下的电压控制均采用两相静止坐标系下的比例谐振控制器实现无静差跟踪。通过实验，验证了该文所提策略的有效性。
当前太阳能、风能、燃料电池等新能源分布式并网发电受到世界各国的普遍重视，特别是能源互联网建设的提出，分布式能源的控制问题则更受到各界的重视。这些新能源通常通过并网逆变器接入电网，在电网电压正常的情况下，可稳定地向电网输送功率。
然而，在电网故障或停电时，逆变器一般也停止运行。控制逆变器，使其在切离电网后继续以独立运行模式为附近的关键负荷不间断供电，且在电网恢复时还能自动并网运行，已成为当前分布式发电及微电网领域的热点问题。其技术难点主要体现在并网与独立运行两种模式的无缝切换上。因此，研究无缝切换技术，使得分布式并网逆变器为关键负荷不间断供电具有重要意义。
文献[1-6]针对单相逆变系统阐述了并网与独立双模式切换方法。在电路拓扑上，均在逆变器和电网间装设了一个并网开关，以决定并网与独立运行状态。
在控制策略上，有并网模式中直接电流控制而独立模式下切换至电压控制[1-3]，与并网模式下间接电流控制而独立模式下电压单闭环控制两类[4-6]。后者实际在并网模式下采用电流外环电压内环的双闭环控制，其优点在于利用两种模式都具备电压环，可以通过切换时电压给定的不变来实现电压的平滑切换。其本质上是通过将并网状态最后一拍的电压赋值给独立运行模式作为最初始状态，缺点是增加了并网控制的复杂度。
文献[7-11]针对三相逆变系统，进行了并网与独立双模式切换的研究。文献[7]提出了基于间接电流控制的切换方法。文献[8]研究了电网断电时逆变输出电压的变化规律，并给出了智能切负荷策略，文献[9]考虑了三相开关动作不一致的情况，给出了在三相静止坐标系下的切换方法。文献[10,11]基于旋转坐标系设计了双模式切换方法，在并网切换到独立模式时给电压控制输出赋初值以现实电网的平滑过渡。
本文针对三相逆变器进行双模式切换的研究。首先设计一种正序提取器用来获取电网电压的相位，和文献[12-16]等提出的锁相方式不同，该正序提取器能无相移和幅值衰减地提取基波正序分量，并含有一个可调滤波系数，通过调节该滤波系数，可使其在并网和独立两种模式切换中自动实现相位的平滑过渡。
在正序提取器的基础上，采用两相静止坐标系下比例谐振控制器[17]，在并网和独立运行模式下均获得三相平衡的无静差跟踪效果。通过对谐振输出的合理限幅，防止了并网到独立模式的负荷过压[18]以及在检测得电网恢复时，又能自动跟踪电网相位，使逆变器实现独立到并网状态的无冲击切换。
结论
本文实现了在电网断电的情况，利用分布式并网逆变器继续为关键负荷供电。其中实现相位平滑过渡的关键是提出了一种具备可调系数的正序提取器，它能在两个模式及其切换过程中平稳地输出控制需要的相位。该正序提取器具有结构简单的优点，直接在离散域给出了表达式，有利于数字控制的实现，并且还具有无相移的优点，使得电网相位的获取十分准确，有利于减小并网冲击。基于正序提取器设计的控制策略包含了并网和独立两种模式的控制及其切换逻辑，能自动检测电网断电，并且平滑切换到独立运行模式，在检测到电网恢复时，又能跟踪电网电压，进行无冲击并网。
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