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摘要：微电网电能质量问题是目前学术界微电网研究的主要课题之一，保证微电网的电能质量才能满足对微电网内敏感负荷的供电需求;微电网功率不平衡产生的扰动、谐波电流超过允许值、频率波动过大且恢复较慢等情况必然对与其连接的配电网的不利影响，保证微电网的电能质量能防止产生这些影响。本文对微电网电能质量分析与控制方法进行分析，以供参考。

关键词：微电网;电能质量;控制方法

引言

近年来，伴随着微电网的快速发展，逆变器作为微电网中重要的电力电子变换器，其控制方法对微电网系统的稳定运行具有重要意义。一个稳定的微电网系统不仅要求其能够在并网（Grid-Connected，GC）模式和孤岛（Stand-Alone，SA）模式下稳定运行，而且其需要保证能够在两种模式间实现无缝切换，从而确保系统内关键负载的供电质量。

1概述

微电网是指由分布式发电机和负载组成，可以并网或孤岛运行的相对较小的电力系统。微电网旨在为用户提供可靠、高质量的电力，减轻用户负荷对电网电能的依赖，实现绿色能源的高效利用。微电网中各分布式发电机必须有合适的控制和补偿策略，以消除非线性和不平衡负荷对电网运行和电能质量的影响。具有直流补偿接口的微电网在限制负序电流引起的不平衡电压和维持微电网电压稳定起到重要作用。介绍了DVR和DSTATCOM作为微电网非理想负载无功补偿装置。针对分布式发电机和非理想负载，提出了一种提高电能质量的控制策略。中分布式发电机的参考补偿电流是根据发电机的额定功率和微电网中非理想负载功率需求的差值产生的，其补偿电流是根据abc坐标系下的瞬时功率计算，但没有考虑各分布式发电机之间的功率互补。中将补偿算法应用于一个包含不同类型分布式发电机的网络中，其中一个发电机作为电能质量补偿器，但该方法没有考虑微电网中公共耦合点（Point-of-commoncoupling，PCC）负荷的不平衡，PCC负荷距离微电网中的分布式发电机都较远，因此存在较大的功率损耗。研究了含有背靠背变流器的PCC微电网功率管理和潮流控制，但没有进行研究和讨论使用这种方法提高微电网电能质量。

2控制策略运行原理

2.1并网转孤岛运行模式

当故障时，断路器Su会立刻断开，并建立孤岛，微电网向电网注入的有功功率和无功功率均降为0，DG的输出功率保持恒定。此时，远程负载的有功功率及无功功率增加，从而导致PCC处电压幅值增加，频率下降。在低压微电网中，并网电流d轴分量igd下降，q轴分量igq增加。因此，并网电流环中的d轴PI控制器GIG_PI的输入大于零，并且积分控制器的输出一直增加到上限值后，积分器失效，P控制器继续工作，并且在并网电流d轴分量igd和电容电压d轴分量vCd之间建立起下垂关系。

2.2孤岛转并网运行模式

当电网故障恢复后，断路器Su随即闭合，当执行完预同步操作，即PCC处的电压vPCC与电网电压vg同步后，并网保护开关Si闭合。由于ω-igq存在下垂关系，单个逆变器的角频率将随其输出无功功率的变化而变化。逆变器输出电压的相位发生变化，PCC处电压也会发生变化。预同步单元的输出电流q轴分量iLq，PSU改变，使得θPCC与θg趋于相等，最终完成θPCC和θg的同步，从而实现无需远程通信线的相位预同步。

3微电网电能质量分析与控制系统

3.1微电网结构分析

微电网是充分采用可再生资源独立出来的微型电网系统，能够将可再生资源转化为电能和热能，主要包括微电源、开关、电力电子装置、储能设备、通信设施以及负荷等，微电网结构如图1所示。微电网输出低压电能，提供380V/220V的电压，网络结构采用放射状，并包含有多条馈线，根据负载的重要性接入不同的馈线，实现微电网的分级分成控制，为了增强负荷抑制电网的干扰，在馈线上安装多种微电源，为负荷提供电能、频率和末端电压支撑。馈线3中有中断负荷，不需要安装微电源，若功率不足可直接选择负荷的切除。微电网选用的是并网状态，当电网检测到故障、异常或电能质量不满足标准时，将会转为孤岛模式运行，直到故障消除。微电网可控制局部电压与频率的稳定，调节电源与负荷间的功率差额，异常情况下实现与大电网的分离。依据微电网的运行模式与发电特性的不同，使用不同的控制方法。并网模式下，利用PQ控制方法，实现电网电压、频率的稳定;孤岛模式下，利用单主或多主控制方法、对等控制和基于多代理技术的控制方法，实现频率与电压的稳定;微电源利用下垂控制和V/f控制方法，实现电压的稳定。

3.2基于V2G技术的微电网电能质量控制

本文采用了V2G技术来进行对微电网电能质量的控制，该系统主要包括目标指令电流合成、电流跟踪控制和SVPWM调制三部分，基于V2G系统的微电网电能质量控制系统结构如图2所示。该系统采用V2G系统变流器，首先将微电网的功率质量传输至功率外环，作为输入功率，出现微电网指令电流1参考数值;迅速、有效地对负载电流谐波和无功分量电流进行测量，得到同步旋转dq坐标系下的谐波和无功电流，将这个电流作为V2G系统变流器谐波和无功补偿指令电流2的参考值;微电网指令电流1参考数值与电流2的参考数值相加，计算得到V2G系统变流器输出目标指令电流，将指令电流与实际输出电流相减得到的电流值，输入到电流调节器，通过坐标变换，取得V2G系统变流器的控制信号，通过SVPWM调制输出PWM控制信号，将信号放大并启动开关管，形成三相逆变电压，最终实现微电网电能质量的一体化控制。

3.3储能系统DC/AC变流器的控制

通过并网时的对储能变流器的PQ控制，配合能量管理系统实现微电网与大电网的功率交换。电刚从并网运行转为离网运行前，应先将储能变流器由PQ控制转为下垂控制。为保证转换过程中不影响系统的潮流分布，需要确保转换前后储能变流器输出的电压角度、电压幅值、频率、输出功率均没有跳变。要保持变流器控制方式转换到在下垂控制时，储能变流器出口处的输出功率为P0和Q0，初始频率f0和初始电压U0与切换前的电网电气参数相同。因此对储能变流器合理有效控制也是保证微电网电能质量的必要条件。并网型微网中，储能功能多样，通过平滑分布式电源出力，减小其随机性和波动性对电网的冲击，通过对负荷进行削峰填谷，提高微电网的供电质量和供电可靠性。从这些方面来说应充分利用储能设备。但是储能的优先运行原则直接影响其自身的效率和寿命，微电网进行多次的不同运行策略对储能设备影响显著，在微电网工程寿命内可能需要多次更换。

结束语

本文是在微电网负载为线性负载的情况下的研究，还需要进一步研究的是，微电网内带非线性负载的条件下，如何采取措施治理谐波电流、电压。本文还需进一步研究配电网发生短路故障条件下，微电网的电压跌落情况。是以一个实际微电网实验室的结构和设备为研究对象，进行仿真，对改善微电网电能质量具有实际意义，其方法结论可与实际微电网运行情况分析比较，可以开展进一步的研究。

参考文献

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[3]朱鹏鹏，张钦臻.基于RBF神经网络控制的微电网谐波抑制策略[J].科技创新与应用，2021（11）：139-141+145.

[4]周皓，李伟力.基于分频控制的微电网储能变流器并网电能质量主动控制策略[J].太阳能学报，2020，42（02）：330-337.