构网型PCS vs 跟网型PCS
1. 基本概念
构网型PCS：也称为“虚拟同步发电机”（VSG），能够在没有外部电网的情况下自主建立和维持电网电压和频率，适用于孤岛运行的微电网。 跟网型PCS：依赖外部电网的存在，通过同步外部电网的电压和频率来运行，适用于并网运行的微电网。
2. 工作原理
构网型PCS： 控制策略：采用虚拟惯性和阻尼控制，模拟同步发电机的行为，能够独立建立和维持电网的电压和频率。 稳定性：具有较好的动态响应和稳定性，能够在孤岛模式下保持电网的稳定运行。 适用场景：适用于偏远地区、海岛、军事基地等需要独立供电的场合。 跟网型PCS： 控制策略：采用电压源逆变器（VSI）控制，通过锁相环（PLL）同步外部电网的电压和频率。 稳定性：依赖外部电网的稳定性，自身不具备独立建立和维持电网的能力。 适用场景：适用于并网运行的微电网，如商业楼宇、工业园区等。
3. 参数对比
| 参数 | 构网型PCS | 跟网型PCS |
|---|---|---|
| 控制模式 | 虚拟同步发电机 | 电压源逆变器 |
| 独立运行能力 | 有 | 无 |
| 频率调节能力 | 自主调节 | 跟踪外部电网 |
| 电压调节能力 | 自主调节 | 跟踪外部电网 |
| 动态响应 | 快速且稳定 | 取决于外部电网 |
| 适用场景 | 孤岛运行 | 并网运行 |
| 典型应用 | 远程地区、海岛 | 商业楼宇、园区 |
| 典型设备 | VSG控制器 | VSI控制器 |
示例
示例1：构网型PCS
型号：ABB PCS100 VSG 额定功率：500 kW 额定电压：400 V 额定频率：50 Hz 控制策略：虚拟同步发电机（VSG） 动态响应时间：≤ 20 ms 稳态电压偏差：±1% 稳态频率偏差：±0.1 Hz 独立运行时间：≥ 24小时
独立运行能力：能够在外部电网故障时，自主维持海岛微电网的稳定运行。 快速动态响应：能够迅速响应负荷变化，保持电网的稳定。 高可靠性：适用于偏远地区的长期稳定供电。
示例2：跟网型PCS
型号：SMA Sunny Tripower CORE1 额定功率：25 kW 额定电压：230 V 额定频率：50 Hz 控制策略：电压源逆变器（VSI） 动态响应时间：≤ 10 ms 稳态电压偏差：±1% 稳态频率偏差：±0.1 Hz 并网运行时间：连续运行
并网运行能力：能够无缝并入外部电网，实现能量双向流动。 高效率：在并网模式下，具有较高的转换效率。 易于集成：适用于商业楼宇和工业园区的分布式能源系统。
综合对比总结
构网型PCS：适用于需要独立运行的微电网，具有自主建立和维持电网的能力，适用于偏远地区和特殊场合。 跟网型PCS：适用于并网运行的微电网，依赖外部电网的稳定性，适用于商业楼宇和工业园区等常规应用场景。
1. 构网型PCS的控制策略
1.1 虚拟同步发电机（VSG）控制
原理：构网型PCS通过模拟同步发电机的行为，引入虚拟惯性和阻尼控制，使其能够在没有外部电网的情况下自主建立和维持电网电压和频率。 控制目标：维持电网的电压和频率在设定范围内，确保系统的稳定运行。 控制变量： 虚拟惯性：通过模拟同步发电机的惯性特性，使系统在负荷变化时能够平滑过渡，减少频率波动。 虚拟阻尼：通过引入阻尼系数，抑制系统的振荡，提高动态稳定性。 下垂控制：通过频率-功率和电压-无功下垂特性，实现功率的自主分配和频率的稳定控制。
1.2 控制算法
2. 跟网型PCS的控制策略
2.1 电压源逆变器（VSI）控制
原理：跟网型PCS通过锁相环（PLL）同步外部电网的电压和频率，确保PCS输出的电压和频率与外部电网一致。 控制目标：跟踪外部电网的电压和频率，实现功率的平滑注入或吸收。 控制变量： 锁相环（PLL）：用于检测和同步外部电网的电压和频率。 电压控制：通过比例积分（PI）控制器，调节PCS输出电压，使其与外部电网电压一致。 电流控制：通过比例积分（PI）控制器，调节PCS输出电流，实现有功和无功功率的精确控制。
2.2 控制算法
综合对比
| 控制策略 | 构网型PCS (VSG) | 跟网型PCS (VSI) |
|---|---|---|
| 基本原理 | 模拟同步发电机行为 | 同步外部电网 |
| 控制目标 | 自主建立和维持电网 | 跟踪外部电网 |
| 控制变量 | 虚拟惯性、虚拟阻尼、下垂控制 | PLL、电压控制、电流控制 |
| 频率控制 | 频率-功率下垂特性 | PLL同步 |
| 电压控制 | 电压-无功下垂特性 | PI控制器 |
| 动态响应 | 快速且稳定 | 取决于外部电网 |
| 适用场景 | 孤岛运行、偏远地区 | 并网运行、商业楼宇 |
示例
示例1：构网型PCS
虚拟惯性：模拟同步发电机的惯性特性，减少频率波动。 下垂控制：通过频率-功率和电压-无功下垂特性，实现功率的自主分配和频率的稳定控制。
额定功率：500 kW 额定电压：400 V 额定频率：50 Hz 动态响应时间：≤ 20 ms 稳态电压偏差：±1% 稳态频率偏差：±0.1 Hz
示例2：跟网型PCS
PLL同步：通过PLL检测和同步外部电网的电压和频率。 PI控制器：通过PI控制器调节PCS输出电压和电流，实现有功和无功功率的精确控制。
额定功率：25 kW 额定电压：230 V 额定频率：50 Hz 动态响应时间：≤ 10 ms 稳态电压偏差：±1% 稳态频率偏差：±0.1 Hz
