[科普中国]-微电网电能质量主动控制策略

背景

在我国经济飞快发展的背景下，人们日常的工作和生活对于电能质量的要求越来越高，而为了节约不可再生资源，我国对风能、太阳能等进行了开发，从而有效为用户提供了相对环保和高效的能源。新能源在使用过程中常常引起电能质量下降的问题，在供电仪器和线路处于正常状态时，使用者能够连续使用电能，说明电能质量高，否则说明电能质量较低。影响电能质量的因素较多，三项变换器就是其中的一个重要因素。1

微电网中电能质量问题三相变换器对电能质量的影响非工频交流和不明确直流电压是分布式电源的特点，使用变换器能够有效变换电能。交流和直流在通常状况下需要不同的变化器，而在微电网中，三项变换器可以适用于这两种电流，因为该变换器具有较高的控制功能，拥有较少的谐波含量，其技术水平也相对较高。例如，现阶段被广泛使用的三项AC/DC变换器，包含了不同的电路拓扑结构，即晶闸管相控、二极管不可控和全控开关器件PWM变换器。在科学技术不断进步的背景下，PWM变换器现阶段已经发展较成熟，在对其进行网侧时，受控电流得以呈现，这一特点具有较高的研究和使用价值。

该变换器拥有两种类型，电流型和电压型。在微电网中，该变换器的拓扑结构是调节电能质量的基础，一定程度上转变对控制算法和结构能够补偿谐波等。因此，微电网中应用该变换器，对其结构、模型等进行充分的研究，有利于电能质量的提升。

微电网谐波对电能质量的影响非线性负荷会导致严重的谐波问题存在于配电网中，而针对微电网而言，很可能出现谐波渗透和非线性负荷等。储能设备在接人微电网时，电力电子装置是重要的设备，这样一来才能够将电能输出，满足用户的需求，而不同的元件会导致谐波产生不同，一旦微电网中的渗透率较高，则会出现谐波上升的现象，同时并网状态下，在公共连接点的作用下，低压电网将受到电压谐波，从而导致电压质量的下降，甚至会出现并网失败的现象。

低压电网中，谐波的出现可以从不同的角度采取措施，一方面，对波形进行改善，即对电源电力电子接口进行修补，降低谐波输出量；另一方面，渗透谐波在处理过程中，可以将治理装置安放于谐波严重地点。在使用各种技术减少谐波的过程中，首先可以从改造微电源的角度进行，还可以用多电平控制和PWM控制来改善电子变换装置，LC和LCL滤波器在接口处的装设也能够有效减少谐波的产生针对已经存在于微电网中的谐波而言，现阶段最有效的修缮方式就是滤波装置的使用，其中有源滤波器和LC器件都是重要的设备，而最为广泛使用的是无源滤波器，对固定频次的谐波进行滤除过程中具有较高的功效。对其进行装设，需详细分析该系统的阻抗和谐波现状，并合理设计无源滤波器，避免谐振现象的产生。1

三相四线制APF有源滤波器控制策略结构该滤波器可以采用串联和并联两种方式来接入电网，并联拥有相对简单的接入手段，其无功补偿功能较高，因此这一谐波电流补偿装置使用广泛；串联型在接入电网过程中需要利用变压器，从而滤除相应的谐波电压。在科学技术不断进步的背景下，现阶段将二者进行混合接入电网可以发挥更大的功能。该滤波器的元件在接入直流侧时拥有电压和电流两种形式，电流型指的是滤波器存在于直流侧，此时功率损耗较大；电压型指的是电容器存在于直流侧。

无谐波检测对该滤波器控制结构进行检测过程中，传统的方式以电压外环电流中的双环控制结构为主，直流侧的电容电压是控制电压环的主要手段，同时负载电流同样是电流环采集的内容。对其进行控制，谐波、有功和无功基波在负载电流当中都应道及时进行检测，而该谐波信号应被有源滤波器的输出进行跟踪。要想直接控制电网电流，在对电压环进行跟踪的基础上将参考值输出，成为该检测的主要思想，同谐波检测具有一样的功能。经过长时间的实践证明，无谐波检测在各方面具有较突出的优点，它能够在有效进行控制的同时降低电流互感器的使用数量，对控制算法的计算用时进行缩短。现阶段在对无谐波检测控制能力进行验证过程中，最长采用的算法是matlab/simulinkI 。1

改进策略近年来越来越多的学者开始投入到谐波检测的研究当中，对于有源滤波器也更加注重，在其结构上，研究了统一电能质量调节器、拥有LCL的滤波器等。在对三相四线制APF有源滤波器控制策略进行研究的过程中，对不平衡状态下的控制算法进行研究具有重要意义。在该有源滤波器当中，abc三相坐标转换成两相坐标是检测的主要手段，而这一过程中忽视了零序的控制，但是应用三相dqo选装坐标来代替中性线电流的掌控是非常重要的。改善三相不平衡和一致谐波过程中可以应用相应的控制结构，不仅要突出三相四线制APF的功能，显示通过对其的使用而使电能质量提升的一面，还可以实现无功补偿和有功分配调节，现阶段在研究过程中可以充分分析仿真模型来寻找控制方法及手段。2

总结我国传统供电企业以单一的模式进行供电，已经无法满足现阶段社会生产和人们生活水平的要求，微电网技术的应用，有效转变了这一现状，同时促使电能在供应过程中更加环保和节能。微电网的应用还能够极大的提高能源和供电系统的可靠性，缓解分布式电源与大电网之间的冲突。1