隨著新能源技術的發展，偏遠山區、海島等獨立電力系統越來越多地采用新能源發電設備與柴油發電機混合供電方式。

針對這類系統中新能源逆變器單獨供電、與柴油發電機并聯供電的功能需求，以逆變器單獨供電時采用電壓源控制、與柴油發電機并聯時采用電流源控制為基礎，提出基于逆變器控制模式切換和柴油發電機準同期并聯相結合的控制策略，解決逆變器與柴油發電機并聯過程的控制問題，電磁暫態時域仿真和1：1樣機物理實驗驗證了該控制策略的有效性。

獨立電力系統是指獨立運行在與大電網隔離地區的電力系統，常應用于偏遠山區、孤立海島等地區。傳統獨立電力系統采用柴油發電機組、輕型燃氣輪機發電機組等旋轉發電裝置，它存在噪聲大、環境污染、偏遠地區燃料補給困難等缺點。

隨著新能源發電技術的發展，獨立電力系統越來越多地采用風能、太陽能等新能源發電裝置單獨供電，或者采用與傳統發電機并聯向負載供電方式，來提高發電經濟性、減少環境污染、增強偏遠地區供電自給能力。

然而，逆變器與發電機在電壓與頻率控制方法、輸出端口阻抗特性、機電慣性、抗擾能力等方面均存在較大差異，導致逆變器與發電機的并聯控制較困難，傳統的逆變器并聯、并網控制策略難以解決逆變器與發電機的并聯控制問題。因此，有必要開展逆變器與發電機并聯控制策略研究，為基于新能源發電的獨立電力系統運行與控制提供技術基礎。

根據并聯對象的不同，逆變器并聯控制可分為逆變器之間相互并聯、逆變器并入電網、逆變器與發電機并聯三種類型。截至目前，國內外學者在前兩種并聯系統控制方面已取得了豐碩的研究成果。其中，逆變器之間相互并聯的控制策略主要有主從控制法、下垂控制法、分布控制法等。

逆變器并網已經實現了電壓源并網和電流源并網控制。在逆變器與發電機并聯控制方面，對于發電機在電網運行、逆變器投入并聯運行的情況與逆變器并網的情況類似，相關研究已比較成熟。因此本文只討論逆變器在電網運行，發電機投入并聯運行的控制策略。

在這方面的研究中，提出了一種柴油發電機和由逆變器接入的電池儲能裝置的無縫切換控制方法。但是，該文獻中除了兩種設備的本地控制器外，還需要增設上層控制單元，以實現兩者的協調控制，這增加了系統控制的復雜性，而且沒有進行1∶1樣機實驗研究，其控制算法的實用性還有待進一步驗證。

本文以某新能源發電逆變器與柴油發電機組混合供電系統為研究對象，在介紹該系統運行模式、發電機和逆變器的控制方式基礎上，結合逆變器在單獨帶負載、與柴油發電機組并聯帶負載等不同工況下的運行需求，提出了將逆變器電壓源、電流源控制模式切換與柴油發電機準同期操作相結合的控制策略。

在PSCAD/EMTDC中搭建了該系統的仿真模型，并在實驗室構建了1∶1樣機實驗系統，通過時域仿真和物理實驗驗證了所提出控制策略的有效性和實用性，降低了工程應用技術風險。

圖1逆變器與柴油發電機混合供電系統結構

圖4新能源發電逆變器的控制框圖

結論

本文提出了一種基于模式切換的逆變器與發電機并聯控制策略，其主要思想是：

1）逆變器單獨帶負載運行時采用恒電壓控制模式，且逆變器不鎖相、控制器自身產生調制波相位。

2）在與發電機并聯運行時采用恒電流控制模式，但需要通過鎖相產生調制波相位。

3）在不同工況切換時，逆變器通過信號線檢測發電機輸出斷路器的閉合狀態來判斷模式切換時刻的發生，并快速切換控制模式；同時，結合發電機的同期控制、逆變器電壓外環PI控制器積分環節在切換時刻重新賦值等方法，來實現不同模式切換過程中較小的系統沖擊，保證系統安全運行。

本文建立了逆變器與發電機混合供電系統的仿真模型，并在實驗室構建了1∶1樣機實驗系統，通過不同工況下的時域仿真和物理實驗，驗證了所提切換控制策略的有效性。該控制策略不僅能保證不同工況下的穩定運行、實現不同工況之間切換的暫態過程中系統平穩過渡以及靈活調配逆變器和發電機并聯運行的功率分配，而且具有控制原理簡單、工程實現容易、不需要增加用于逆變器和發電機之間協調的上層控制器等優點。