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的过电流保护方法不再适合于微电网。
（3）传统的保护由于分布式电源的接入受到严重的影响，每个DG都可能增加故障电流大小。总之，微电网的保护需要重新配置并且故障电流需要重新计算和估计。
2.2 微电源的分类及控制原理
2.2.1 微电源的分类
微电源是微网的重要组成部分，它的实现基础是电力电子技术，各种微电源接入大都是通过逆变器联接的，响应时间都在毫秒级。控制方式既可以依靠本地信息，也可以借助于通信手段。这些微电源按照并网方式的不同可以分为三大类。
（1）直流电源，如燃料电池、光伏电池、直流风机等。其并网方式如图2-2所示。
U dc直流升压逆变器滤波交流母线
图2-2 直流逆变型电源并网示意图
（2）交直交电源，如微型燃气轮机、变速恒频风机等某些发电形式虽为交流，但不为工频或不恒为工频的微源。其并网方式如图2-3所示。
U dc整流器逆变器滤波交流母线
图2-3 交直交逆变型电源并网示意图
（3）工频交流电源，如小水电机组、柴油发电机、小风机等。由于这类电源没有电力电子接口，采取直接并网方式，不具快速调节能力，所以在微电网中较少出现。
后文中将以上前两种电源统称为逆变器接口的分布式电源
(Inverter-Interfaced Distributed Generators)，简称IBDG 。
2.2.2 逆变型分布式电源的工作原理
如图2-4所示为三相电压型逆变器的并网拓扑电路，三相逆变器将等效后的微电源直流输出电压Vdc逆变为三相交流电，经过LC滤波后输送到负荷端。其中，L1、C1、R1为滤波器参数，R3、L3为线路参数，u1为逆变器的输出电压，u2为负载的端电压， i1为流过电感L1的电流，i2为电容C1中流过的电流，i3为流向负载和电网的电流之和。
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S1S3S5u1aVdcu1bu1cS4S6S2i1ai1bi1cL1i3au2ai3bi3ci2ai2bi2cu2bu2cR2L2R3L3380V电网R1C1
图2-4 三相逆变器并网拓扑电路
典型逆变器的控制方案如图2-5所示，两个级联的控制回路分别为相位控制和幅值控制。它们将现场采集信息和控制信号作为输入，根据相应的控制策略，为 PWM控制提供输入，以此来使逆变桥产生阀触发脉冲。
幅值基准相位控制触发脉冲PWM控制逆变桥幅值控制相位基准
图2-5 逆变器的控制方案
2.2.3 逆变型分布式电源的控制方法
常见的微电源接口逆变器控制方法有恒功率(PQ)控制和恒压恒频(V/f)控制。 1) PQ控制
对于风能、太阳能等发电形式，其输出功率具有波动性和间歇性特点，受天气影响很大。这类电源一般采用PQ控制策略，即跟踪目标的最大功率输出，通过并网逆变器控制电流波形和输出功率，使其向电网输送的功率与电动机或者光伏阵列所发出的最大功率相平衡，以保证可再生能源能够达到最大的利用率。
下面就说明一下PQ控制的原理：PQ控制是通过有功和无功电流的调节，令其跟踪参考电流而实现。逆变器三相对称系统中，并网基波电压为un，相电压幅值为Um，则有：
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????Ua??Umcos(wt)?2???? Ub??Umcos(wt?)? （2-1）
??3????2???Uc??Umcos(wt?)?3???从静止abc坐标系到旋转dq坐标系的变换(称为Park变换，或dq变换)：
2?2???cos(wt)cos(wt?)cos(wt?)??33 Tabc?dq?? （2-2）
2?2????sin(wt)sin(wt?)?sin(wt?)?33??对un进行dq变换可得：
?ua??ud??Um??? ???Tabc?dq?ub???? （2-3） u0???q???u?c?可以看出三相电压在静止abc坐标系下是耦合的，但是在旋转dq坐标下，d 轴
分量和q轴分量不相耦合，并且ud为一个常数，uq=0。
逆变器输出电流i，经过dq变换后得d轴和q轴电流分别是id、iq。由于uq = 0，所以当设定逆变器输出有功功率Pref和无功Qref，则逆变器输出参考电流为
Pref?i??drefud? ?
Qref?iqref???ud?（2-4）
由式可以看出，有功功率P由id决定，无功功率Q由iq决定，把逆变器输出功率
的控制问题转化成对电流的控制问题，其控制原理如图2-6所示，经过dq0坐标转换，对功率进行解耦后，将实际测量的功率值与给定值相比较，经过PI控制器实现无差控制。
Piref+PI++Vidabc/dq0Viq+wLIfqIfdabc/dq0w+Vfabc-Qiref+PI-wL+-VabcIfabc1/(Ls+R)--1Vfabcwabc/dq0
图2-6 逆变器PQ控制图
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PQ控制方式适用于微电网联网运行方式，当微电网断开PCC开关运行时，PQ控制下的微电源不能维持电压频率的稳定，系统将会瓦解。
2) V/f控制
通常V/f控制方式用于微电网孤岛运行时的逆变电源。在该状态下，微电网中必须至少有一个DG作为主控电源，为整个独立的微电网提供电压和频率的参考值，来保证电压和频率始终运行在一定水平。V/f控制方式的实质是不论逆变电源输出功率如何变化，逆变器输出的电压幅值和频率一直维持不变。但由于孤岛容量有限，一旦出现功率缺额，必须要切除次要负荷才能保证重要负荷继续工作。因此V/f控制方式应具有较高的动态响应性能，能更快响应跟踪负荷投切，保证逆变器输出电压稳定。为了解决这一问题，V/f控制采用电压电流双环控制，能利用逆变器反馈电压以调节交流侧电压来保证输出电压的稳定，不仅使逆变器控制系统的带宽增大，加快了逆变器的动态响应，并使其对非线性负载扰动的适应能力加强了。V/f控制方式结构如图 2-7所示。
fref-fa+PIP-Q-PI++ eb ecPQ计算PIPI+idref+PI-+vdvq dq三角载波PWM abc电压输出ia ib iciqrefPI--EEref dqQrefidiq abc
图2-7 典型 V/f 控制器结构
2.3 逆变型分布式电源的故障输出特性分析
2.3.1 逆变型分布式电源的模型简化
通常，在IBDG逆变器前的直流母线上都接有电容，该电容在暂态时可以提供电
能，相当于同步发电机的转轴提供的旋转储能维持暂态能量平衡。由于电容的储能作用，直流侧母线电压不易发生突变。因此，在研究逆变型分布式电源时，在模型中可以忽略发电机部分的影响而不失一般性。以直流-交流的并网方式为例，其模型简化如图2-8所示。该图显示了发电机、直流升压模块可以用一个直流电压源进行取代。
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由于椭圆形虚线括起的两部分的外部表现基本相同，因此这种简化是合理的。
发电机DC直流升压储能电容交流接口VX直流电源交流接口EVXE
图2-8 IBDG的模型简化
图2-11中逆变器与系统间的连接电抗X主要是由滤波器电抗和变压器（假设逆变器经变压器接入电网）的漏电抗组成。
2.3.2 恒压恒频控制下IBDG的故障输出特性分析
本节以如图2-9所示的等效电路，以恒压恒频控制的IBDG单独供电的系统为例，
进行不同类型故障的理论分析。
IBDG?Us逆变器出口X?U?IZLoad?RLoad?jXLoadZLine?RLine?jXLine
图2-9 IBDG 故障分析等效电路
图2-9中，U、I为保护安装点电压和电流，X、ZLine和ZLoadUs为逆变器出口电压，分别为连接电抗、输电线路和负载的等效阻抗。 1) 三相短路故障
当系统中发生三相短路故障时，由于各相对称，因此可简化为单相电路进行分析。正常运行时，IBDG出口保护安装点的电压、电流及IBDG输出功率如式（2-5）所示。
??I?(Z?Z)?ULineLoad ?
S?3U?I? （2-5）
当线路末端发生三相金属性接地故障时，IBDG出口电压、电流及功率关系如式
（2-6）。
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