摘要：分布式能源配电网作为一种新型的电力系统，其谐波问题日益凸显。本文通过对分布式能源配电网中谐波特性的分析和治理技术的研究，提出了一系列谐波治理策略，并通过实验验证了其有效性。研究结果表明，电力电子器件在谐波治理中具有重要作用，谐波滤波器的设计与优化也是谐波治理的重要手段。本研究为分布式能源配电网谐波治理提供了技术支持和理论基础。

关键词：分布式能源配电网；谐波特性研究；治理研究

前言

随着分布式能源配电网的快速发展，其谐波问题越来越引起人们的关注。谐波对电力系统的稳定运行和电能质量产生了负面影响，因此研究分布式能源配电网谐波的产生和治理技术具有重要意义。本文将从谐波的概念和分类入手，分析分布式能源配电网谐波的产生机理和传递特性，探讨谐波治理技术的应用和优化，通过实验验证其有效性。本研究将为分布式能源配电网谐波治理提供技术支持和理论基础，为分布式能源配电网的发展提供参考。

一、分布式能源配电网谐波特性分析

（一）谐波的概念和分类

谐波是指电信号中频率是基波频率的整数倍的一些波动成分。在电力系统中，谐波是一种常见的电能质量问题，会导致电压和电流的不纯度，影响电力设备的正常运行。谐波可分为奇次谐波和偶次谐波两类，其中奇次谐波包括3、5、7等频率，偶次谐波包括2、4、6等频率。

（二）分布式能源配电网谐波的产生机理

分布式能源配电网中，谐波的产生机理主要包括以下几个方面：

电力电子器件的非线性特性：在分布式能源配电网中，电力电子器件（例如逆变器、整流器等）的开关动作会产生高频脉冲，从而引起谐波；

电动机的反电动势：电动机在运行时会产生反电动势，其波形也会存在谐波成分；

非线性负载：分布式能源配电网中的非线性负载（例如电子设备、电力电子器件等）会导致电流存在谐波成分。

（三）谐波在分布式能源配电网中的传播特性

谐波在分布式能源配电网中的传播特性与其在传统电力系统中的传播特性不同。在分布式能源配电网中，谐波的传播路径更加复杂，包括电源侧、负载侧和中间接口等多个传播路径。此外，谐波的传播过程还会受到谐波滤波器的影响，因为谐波滤波器的阻抗对谐波的传播具有重要影响。

二、分布式能源配电网谐波治理技术

（一）电力电子器件在谐波治理中的应用

电力电子器件是分布式能源配电网中产生谐波的主要来源，因此在谐波治理中广泛应用。常见的电力电子器件包括逆变器、整流器等。在谐波治理中，采用交流侧逆变器或直流侧整流器的方式可以减少谐波的产生，同时可以通过PWM调制技术来减少谐波的幅值。此外，也可以采用无功补偿技术来消除谐波，例如采用有源滤波器、静止无功补偿器等。

（二）谐波滤波器的设计与优化

谐波滤波器是分布式能源配电网中常用的谐波治理设备，可以通过对谐波进行滤波来减少谐波对电力系统的影响。谐波滤波器的设计需要考虑滤波器的阻抗、谐波频率等因素。在设计过程中，需要根据实际情况选择合适的滤波器拓扑结构和参数，例如L-C滤波器、谐振滤波器等。此外，为了提高谐波滤波器的性能，可以采用优化算法来确定最佳的滤波器参数，例如遗传算法、粒子群算法等。

（三）谐波控制策略的研究及实现

谐波控制策略是分布式能源配电网中谐波治理的重要手段，可以有效地减少谐波对电力系统的影响。常见的谐波控制策略包括基于谐波滤波器的控制策略、基于有源滤波器的控制策略、基于电网侧电容的控制策略等。在实现过程中，需要根据实际情况选择合适的控制策略，并针对具体的控制策略进行算法设计和实现。例如，在基于谐波滤波器的控制策略中，可以采用PI控制算法来控制滤波器的参数，从而实现谐波的滤波和消除。

三、分布式能源配电网谐波治理实验研究

（一）实验系统介绍

实验系统为一典型的分布式能源配电网，包括太阳能发电、风力发电、电池储能等分布式能源装置，同时还包括负载侧的电子设备和电力电子器件等。实验系统中集成了谐波测试设备和谐波治理设备，可对谐波进行测试和治理。

（二）谐波测试与分析

首先，通过谐波测试设备对实验系统中的谐波进行测试。测试方法包括频谱分析和时域分析等方法。测试结果表明，实验系统中存在多个奇次谐波和偶次谐波，且谐波幅值较大，会对电力设备的正常运行造成影响。

其次，对测试结果进行谐波分析。通过对测试结果进行频谱分析和时域分析，确定谐波的类型和幅值大小，以便后续的谐波治理措施的选择和优化。

（三）谐波治理技术实验效果分析

在实验中，采用基于谐波滤波器的控制策略进行谐波治理。通过对滤波器的参数进行优化，实现了对实验系统中的谐波的有效滤波和消除。具体的实验步骤如下：

1.设计谐波滤波器：根据实验系统中的谐波特征，设计合适的谐波滤波器。

2.调整滤波器参数：通过调整滤波器参数，选择最优的滤波效果。在参数调整过程中，需要注意滤波器的稳定性和可靠性。

3.确定控制策略：采用基于控制策略的谐波治理方法，确定控制策略，使谐波滤波器能够根据实时的谐波情况进行调整。

（四）实验效果分析

对谐波治理效果进行分析。通过对实验系统中谐波的测试和分析，确定谐波治理的效果。实验结果表明，采用该谐波治理技术对实验系统进行治理后，谐波幅值得到了明显的降低，电力设备的运行状态得到了改善，证明了谐波治理技术的有效性和可行性。

四、结论与展望

（一）结论

分布式能源配电网中存在多种类型的谐波，且谐波幅值较大，会对电力设备的正常运行造成影响。采用基于谐波滤波器的控制策略可以有效地对谐波进行滤波和消除，能够改善电力设备的运行状态。因此，谐波治理技术在分布式能源配电网中具有重要的应用价值。

（二）展望

随着分布式能源配电网规模的不断扩大和技术的不断进步，谐波治理技术也将不断发展和完善。未来的研究方向包括：谐波监测和诊断技术的研究，实现对谐波的实时监测和诊断，提高谐波治理的精度和效率；谐波抑制技术的研究，探索更加先进、高效的谐波抑制技术，以适应越来越复杂的分布式能源配电网谐波治理需求；谐波治理与电力质量综合治理的研究，将谐波治理技术与电力质量综合治理技术相结合，实现对分布式能源配电网电力质量的全面管理和控制。

参考文献

[1]李婉霞.分布式能源配电网的谐波特性及治理研究[J].电力设备管理，2018（11）：3.

[2]竺庆茸，黄文杰，徐修华，张韬.分布式能源对主动配电网谐波特性影响的研究[J].江苏电机工程，2017，036（005）：93-97，108.

作者简介

朱望强（1980.4-）男，湖南宁乡人，硕士，工程师，主要从事电气自动化、通信技术研究。