在逆变器工作模式切换过程中，可能出现较大的电压或电流冲击，这对于电网、负载及逆变器本身都是不利的。

如图8-2所示，在实际并网过程中，由于存在开关动作时延等因素，MS和STS可能同时进行切换操作，也可能出现一前一后闭合或断开的情况。因此，在逆变器工作模式切换的过程中，可能出现几种中间过渡工作模态。为便于后面分析，作如下假设：

（1）每个开关切换动作都在瞬间完成；

（2）逆变器的响应速度足够快；

（3）在并网之前逆变器输出端电压u_o已经与电网电压u_g同步；

（4）本地负载为阻性负载；

（5），式中，i_oc和i_os分别为并网和独立运行时，逆变器电流控制环给定，u_oU和u_oI为逆变器独立工作时，电压源输出模式下的输出端电压和电流控制模式下的输出端电压。

图8-2 逆变器系统独立运行或并网运行时的等效电路

1.MS与STS同时闭合（或断开）

这种情况下，逆变器输出端接入（或脱开）电网的同时，输出控制模式也立即从电压（电流）源输出控制模式切换到电流（电压）源输出控制模式。通常这种情况是难以实现的。

并网前，逆变器应已稳定运行于独立供电状态（图8-3中t₁时刻前），电压源输出控制模式时为本地负载提供稳定的工频交流电压u_L，负载电流i_L=i_o=i_os。

t₁时刻，MS与STS同时闭合。一方面，负载端电压u_L被强制突变为电网电压u_g，电压突变增量ΔU_L=u_g[ω（t₁-0）]-u_L[ω（t₁-0）]；与此同时，因MS闭合引起逆变器输出控制模式的改变，导致电流环给定发生突变，由t₁时刻前的电压环调节器输出值突变至并网指令给定值，突变增量为

ΔI=I_ocsin（ωt₁-θ_c）-I_os sin（ωt₁-θ_s）（8-1）式中θ——因连接阻抗Z_o引起的i_o滞后于u_o的角度。

切换过程结束后，逆变器输出端电压略高于电网电压，即有

因此，电压环调节器进入饱和输出状态，这将对脱网转换瞬态产生一定的影响。

脱网过程中情况类似，如图8-4所示。t₂时刻前，并网运行的逆变器处于电流源输出控制模式，u_L=u_g，i_o=i_oc，馈入电网的电流i_g=i_oc-i_L。

图8-3 并网时模式切换过程（MS与STS同时闭合）

t₂时刻，MS与STS同时断开。一方面，逆变器工作模式切换为电压源输出控制模式，电压闭环控制使u_o突降为u_oU，u_L随之突降；与此同时，逆变器工作模式的改变导致电流环给定发生突变，由t₂时刻前的并网指令给定值i_oc突变为电压环调节器输出值，而后在电压环控制作用下，电流环给定自动调整至与负载相适应的值i_os。考虑到在并网运行状态下电压环调节器为饱和输出，电流环给定值的突变将导致在脱网时逆变器输出电流的瞬时冲击，进而会引起逆变器输出波形的畸变，甚至产生更为不利的影响。

上述MS与STS同时闭合（或断开）的模式切换过程引起的状态变化相对于后面两种是最少的，且产生电压或电流的突变较小。但在实际中，由于STS器件和系统参数等影响，很难做到两个开关同时动作，实现起来比较困难。

2.MS先于STS闭合（或断开）

这种情况下的并网（脱网）过程将比两开关同时闭合（断开）多出一个中间过渡模态。

(www.daowen.com)

图8-4 脱网时模式切换过程（MS与STS同时断开）

如图8-5所示，t₃时刻前，逆变器处于电压源输出控制模式独立带载运行状态，t₃时刻，MS先闭合，使逆变器输出切换为电流源输出控制模式，而由于t₄时刻前STS仍保持断开（即逆变器处于脱网状态），因此逆变器进入一个以电流源输出控制模式独立带载运行的中间过渡状态。

在t₃时刻前，锁相环跟踪控制已使u_o=u_g，逆变器输出电流i_o取决于本地负载Z_L的需要，即i_o=i_L；t₃时刻起，电流控制环给定突变为并网电流给定值，即i_o=i_oc，在t₃～t₄期间，STS尚未闭合情况下，i_o全部流入本地负载Z_L，导致负载端电压u_L出现增幅过冲：

U·_L=I_ocZ_L=U·_oI（8-3）

实际上，受逆变器直流侧电压幅值的限制，上述电压过冲也会受到限制，i_o和i_g仅出现有限畸变。

图8-5 并网时模式切换过程（MS先于STS闭合）

t₄时刻，STS闭合，系统转为电流源输出控制并网运行模式，电流环给定保持不变，但由于电网电压特性呈刚性，u_L被强制突降为u_g，i_o的一部分流入Z_L维持其正常工作，其余则馈入电网，即

脱网过程（见图8-6）中，若MS在t₅时刻先于STS断开，首先切换逆变器控制模式为电压源输出控制模式，但由于t₆时刻前STS仍保持闭合，因此出现了逆变器以电压源形式与电网并联运行的中间过渡状态。

t₅时刻前，逆变器稳定并网运行状态下，u_L=u_g，i_o=i_oc，i_g=i_o-i_L。t₅时刻MS断开，逆变器由电流源输出控制模式切换至电压源输出控制模式，形成与电网并联共同分担负载电流的状态。由于u_L仍被箝制为u_g，电压环PI调节器输出为饱和值，在逆变器以电压源形式与电网并联运行情况下，除对负载提供电流外，极易形成电网与逆变器之间的瞬时环流。

图8-6 脱网时模式切换过程（MS先于STS断开）

至t₆时刻分断STS，u_L不再被u_g箝位，逆变器电压环调节器的输出开始退出饱和状态，逆变器作为电压源独立对负载供电。

图8-7 并网时模式切换过程（STS先于MS闭合）

3.STS先于MS闭合（或断开）

此时并网过程如图8-7所示，t₇时刻STS首先闭合，u_L立即被箝制为u_g，由于MS仍处于断态，逆变器以电压源输出控制模式运行，电网与逆变器并联共同分担负载电流，直至t₈时刻，期间系统状态与图8-6中t₅～t₆中间过渡状态类同。

t₈时刻闭合MS，逆变器切换为电流源输出控制模式，系统真正转为并网运行状态，负载端电压保持不变。

脱网过程如图8-8所示，t₁₀时刻前MS保持闭合状态，逆变器以并网电流为给定，并在电流源输出控制模式下运行，但由于之前t₉时刻分断了STS，逆变器和本地负载已与电网脱开，以电流源输出控制模式工作的逆变器输出电流i_o全部灌入本地负载，这一系统状态与图8-5中t₃～t₄中间过渡状态类同。t₁₀时刻MS断开，逆变器开始正常独立供电。

由上述分析可以看出，以逆变器电压源输出控制状态作为中间过渡的并/脱网过程中（并网时STS先闭合、脱网时MS先断开），负载电压突然变小，但存在潜在的安全问题。由于电压环调节器饱和作用影响，逆变器电流环给定的变化量大，导致逆变器承受较大的冲击，逆变器容量足够大时还可能造成对电网的冲击，甚至可能出现电流环给定与电网电压相位不一致情况，导致逆变器能量倒流，对直流侧安全带来威胁（如直流侧电容过电压等）。从另一角度看，在中间过渡期间，逆变器以电压源形式与电网并联运行，虽理论上可实现共同分担负载电流，但并联环流问题形成系统安全隐患。若以逆变器电流源输出控制独立供电状态作为中间过渡（并网时MS先闭合、脱网时STS先断开），虽然负载电压突变次数多，但因逆变器直流侧电压的幅值有限，自动限制了输出电压突变的幅值，不会威胁变换器的安全，而且在过渡期间逆变器工作相对稳定。因此并网/独立工作模式切换控制采用以逆变器电流源输出控制独立供电状态作为中间过渡。需要注意的是，这种切换控制策略适合逆变器带载情况下的模式切换，而在逆变器空载或轻载情况下不利于实现平滑切换，因为单电流环控制逆变器在给定电流过小（幅值接近环宽）时，有可能出现不稳定，并且输出电流畸变大。

图8-8 脱网时模式切换过程（STS先于MS断开）