跟构网(Grid-Forming, GFM)与跟网型(Grid-Following, GFL)控制的柔性切换,是当前新能源并网领域最具挑战性和实用价值的技术之一。在弱电网或孤岛工况下,跟网型逆变器可能因锁相环失稳而失效,此时若能无缝切换为跟构网模式,可极大提升系统的生存能力。
基于 NREL(美国国家可再生能源实验室)开源的PyPSCAD项目,本文将详细阐述如何构建一个支持柔性切换的单节点逆变器模型。PyPSCAD提供了利用Python脚本操控PSCAD的API,使我们能够动态调整控制参数、切换控制逻辑,甚至在线修改电路拓扑。
下面是完整的实现方案及代码解析。
基于PyPSCAC的跟构网与跟网型逆变器柔性切换实现
1. 引言与背景
随着电力系统中可再生能源渗透率的不断提高,电力电子变换器成为连接发电单元与电网的主要接口。根据控制目标的不同,并网逆变器主要分为两种控制范式:跟网型控制和跟构网控制。
跟网型控制假设所连接的电网是强电网,具有稳定的电压和频率。它通过锁相环(PLL)跟踪公共耦合点(PCC)的电压相位,进而控制注入电网的电流(PQ控制)。然而,在弱电网或孤岛情况下,PLL可能会失稳。
跟构网控制则模拟同步发电机的行为,自身建立电压和频率,为电网提供支撑。它不依赖PLL锁定电网相位,而是直接控制输出电压的幅值和相位,更像一个可控电压源。
在实际运行中,电网强度会动态变化。例如,微网并网时运行于跟网模式,离网后必须切换为跟构网模式以维持电压


