祁宏

（云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司怒江供電局，云南怒江 673299）

微電網(wǎng)電能質(zhì)量主動(dòng)控制策略探討

祁宏

（云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司怒江供電局，云南怒江 673299）

大電網(wǎng)同協(xié)調(diào)分布式電源之間存在一定的沖突，其中最主要的就是微電網(wǎng)。近年來我國在使用風(fēng)力和光伏進(jìn)行發(fā)電過程中，微電網(wǎng)的電能質(zhì)量受到其任意性和功率波動(dòng)的影響而下降。為了促進(jìn)我國電能開發(fā)事業(yè)的長期發(fā)展，現(xiàn)階段加強(qiáng)對微電網(wǎng)電能質(zhì)量主動(dòng)控制策略的研究具有重要意義。本文在分析三項(xiàng)變換器和微電網(wǎng)諧波對電能質(zhì)量的影響基礎(chǔ)上，深入研究了三相四線制APF有源濾波器控制策略。

微電網(wǎng) 電能質(zhì)量 主動(dòng)控制策略

在我國經(jīng)濟(jì)飛快發(fā)展的背景下，人們?nèi)粘５墓ぷ骱蜕顚τ陔娔苜|(zhì)量的要求越來越高，而為了節(jié)約不可再生資源，我國對風(fēng)能、太陽能等進(jìn)行了開發(fā)，從而有效為用戶提供了相對環(huán)保和高效的能源。新能源在使用過程中常常引起電能質(zhì)量下降的問題，在供電儀器和線路處于正常狀態(tài)時(shí)，使用者能夠連續(xù)使用電能，說明電能質(zhì)量高，否則說明電能質(zhì)量較低。影響電能質(zhì)量的因素較多，三項(xiàng)變換器就是其中的一個(gè)重要因素。

1 微電網(wǎng)中電能質(zhì)量問題

1.1 三相變換器對電能質(zhì)量的影響

非工頻交流和不明確直流電壓是分布式電源的特點(diǎn)，使用變換器能夠有效變換電能。交流和直流在通常狀況下需要不同的變化器，而在微電網(wǎng)中，三項(xiàng)變換器可以適用于這兩種電流，因?yàn)樵撟儞Q器具有較高的控制功能，擁有較少的諧波含量，其技術(shù)水平也相對較高。例如，現(xiàn)階段被廣泛使用的三項(xiàng)AC/DC變換器，包含了不同的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，即晶閘管相控、二極管不可控和全控開關(guān)器件PWM變換器。在科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步的背景下，PWM變換器現(xiàn)階段已經(jīng)發(fā)展較成熟，在對其進(jìn)行網(wǎng)側(cè)時(shí)，受控電流得以呈現(xiàn)，這一特點(diǎn)具有較高的研究和使用價(jià)值。

該變換器擁有兩種類型，電流型和電壓型。在微電網(wǎng)中，該變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是調(diào)節(jié)電能質(zhì)量的基礎(chǔ)，一定程度上轉(zhuǎn)變對控制算法和結(jié)構(gòu)能夠補(bǔ)償諧波等。因此，微電網(wǎng)中應(yīng)用該變換器，對其結(jié)構(gòu)、模型等進(jìn)行充分的研究，有利于電能質(zhì)量的提升［1］。

1.2 微電網(wǎng)諧波對電能質(zhì)量的影響

非線性負(fù)荷會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的諧波問題存在于配電網(wǎng)中，而針對微電網(wǎng)而言，很可能出現(xiàn)諧波滲透和非線性負(fù)荷等。儲(chǔ)能設(shè)備在接入微電網(wǎng)時(shí)，電力電子裝置是重要的設(shè)備，這樣一來才能夠?qū)㈦娔茌敵?，滿足用戶的需求，而不同的元件會(huì)導(dǎo)致諧波產(chǎn)生不同，一旦微電網(wǎng)中的滲透率較高，則會(huì)出現(xiàn)諧波上升的現(xiàn)象，同時(shí)并網(wǎng)狀態(tài)下，在公共連接點(diǎn)的作用下，低壓電網(wǎng)將受到電壓諧波，從而導(dǎo)致電壓質(zhì)量的下降，甚至?xí)霈F(xiàn)并網(wǎng)失敗的現(xiàn)象。

低壓電網(wǎng)中，諧波的出現(xiàn)可以從不同的角度采取措施，一方面，對波形進(jìn)行改善，即對電源電力電子接口進(jìn)行修補(bǔ)，降低諧波輸出量；另一方面，滲透諧波在處理過程中，可以將治理裝置安放于諧波嚴(yán)重地點(diǎn)。在使用各種技術(shù)減少諧波的過程中，首先可以從改造微電源的角度進(jìn)行，還可以用多電平控制和PWM控制來改善電子變換裝置，LC和LCL濾波器在接口處的裝設(shè)也能夠有效減少諧波的產(chǎn)生。

針對已經(jīng)存在于微電網(wǎng)中的諧波而言，現(xiàn)階段最有效的修繕方式就是濾波裝置的使用，其中有源濾波器和LC器件都是重要的設(shè)備，而最為廣泛使用的是無源濾波器，對固定頻次的諧波進(jìn)行濾除過程中具有較高的功效。對其進(jìn)行裝設(shè)，需詳細(xì)分析該系統(tǒng)的阻抗和諧波現(xiàn)狀，并合理設(shè)計(jì)無源濾波器，避免諧振現(xiàn)象的產(chǎn)生［2］。

2 三相四線制APF有源濾波器控制策略

2.1 結(jié)構(gòu)

該濾波器可以采用串聯(lián)和并聯(lián)兩種方式來接入電網(wǎng)，并聯(lián)擁有相對簡單的接入手段，其無功補(bǔ)償功能較高，因此這一諧波電流補(bǔ)償裝置使用廣泛；串聯(lián)型在接入電網(wǎng)過程中需要利用變壓器，從而濾除相應(yīng)的諧波電壓。在科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步的背景下，現(xiàn)階段將二者進(jìn)行混合接入電網(wǎng)可以發(fā)揮更大的功能。

該濾波器的元件在接入直流側(cè)時(shí)擁有電壓和電流兩種形式，電流型指的是濾波器存在于直流側(cè)，此時(shí)功率損耗較大；電壓型指的是電容器存在于直流側(cè)。

2.2 無諧波檢測

對該濾波器控制結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測過程中，傳統(tǒng)的方式以電壓外環(huán)電流中的雙環(huán)控制結(jié)構(gòu)為主，直流側(cè)的電容電壓是控制電壓環(huán)的主要手段，同時(shí)負(fù)載電流同樣是電流環(huán)采集的內(nèi)容。對其進(jìn)行控制，諧波、有功和無功基波在負(fù)載電流當(dāng)中都應(yīng)道及時(shí)進(jìn)行檢測，而該諧波信號應(yīng)被有源濾波器的輸出進(jìn)行跟蹤。要想直接控制電網(wǎng)電流，在對電壓環(huán)進(jìn)行跟蹤的基礎(chǔ)上將參考值輸出，成為該檢測的主要思想，同諧波檢測具有一樣的功能。經(jīng)過長時(shí)間的實(shí)踐證明，無諧波檢測在各方面具有較突出的優(yōu)點(diǎn)，它能夠在有效進(jìn)行控制的同時(shí)降低電流互感器的使用數(shù)量，對控制算法的計(jì)算用時(shí)進(jìn)行縮短?，F(xiàn)階段在對無諧波檢測控制能力進(jìn)行驗(yàn)證過程中，最長采用的算法是matlab/simulink［3］。

2.3 改進(jìn)策略

近年來越來越多的學(xué)者開始投入到諧波檢測的研究當(dāng)中，對于有源濾波器也更加注重，在其結(jié)構(gòu)上，研究了統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器、擁有LCL的濾波器等。在對三相四線制APF有源濾波器控制策略進(jìn)行研究的過程中，對不平衡狀態(tài)下的控制算法進(jìn)行研究具有重要意義。在該有源濾波器當(dāng)中，abc三相坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成兩相坐標(biāo)是檢測的主要手段，而這一過程中忽視了零序的控制，但是應(yīng)用三相dqo選裝坐標(biāo)來代替中性線電流的掌控是非常重要的。改善三相不平衡和一致諧波過程中可以應(yīng)用相應(yīng)的控制結(jié)構(gòu)，不僅要突出三相四線制APF的功能，顯示通過對其的使用而使電能質(zhì)量提升的一面，還可以實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償和有功分配調(diào)節(jié)，現(xiàn)階段在研究過程中可以充分分析仿真模型來尋找控制方法及手段［4］。

3 結(jié)語

我國傳統(tǒng)供電企業(yè)以單一的模式進(jìn)行供電，已經(jīng)無法滿足現(xiàn)階段社會(huì)生產(chǎn)和人們生活水平的要求，微電網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，有效轉(zhuǎn)變了這一現(xiàn)狀，同時(shí)促使電能在供應(yīng)過程中更加環(huán)保和節(jié)能。微電網(wǎng)的應(yīng)用還能夠極大的提高能源和供電系統(tǒng)的可靠性，緩解分布式電源與大電網(wǎng)之間的沖突。本文從微電網(wǎng)中電能質(zhì)量問題入手，對三相變換器和微電網(wǎng)諧波對電能質(zhì)量的影響進(jìn)行了詳細(xì)的討論，并在此基礎(chǔ)上提出了三相四線制APF有源濾波器控制策略，從其結(jié)構(gòu)、無諧波檢測和改進(jìn)策略角度進(jìn)行了細(xì)致的分析。

［1］李盛偉，李永麗，孫景釕，金強(qiáng)，李旭光.基于逆變型分布式電源控制策略的微電網(wǎng)電能質(zhì)量控制方法［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2010，08：6-11.

［2］劉佳易.交直流混合微電網(wǎng)中雙向AC/DC功率變換器控制策略研究［D］.太原理工大學(xué)，2014.

［3］李曉亮，夏明超，毛彥輝，張文豪.基于改進(jìn)型統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的微電網(wǎng)控制策略［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2013，22：22-27.

［4］周晨.基于虛擬阻抗的微電網(wǎng)下垂控制策略及諧波抑制方法研究［D］.西南交通大學(xué)，2014.