张毅

摘要：微电网可提高供电可靠性，改善电能质量，与大电网并列运行还可实现消峰填谷，提高负荷效率，实现经济运行。本文主要针对微网控制策略与电能质量改善进行了探究，以供参考。

关键词：微网控制策略;电能质量;改善

微电网是一种新型网络结构，是由一组微电源、负荷、储能系统和控制装置构成的系统单元。微电网是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网并网运行，也可以孤立运行。微电网是相对传统大电网的一个概念是指多个分布式电源及其相关负载按照一定的拓扑结构组成的网络，并通过静态开关关联至常规电网。分布式电源是一种并不直接连接到电力网络上的电力能源，分布式电源包括发电机以及储能技术。分布式电源的控制与保护，状态监测等技术相对微电网而言较为容易。在一些发达国家规定的分布式能源并网标准上，都有详细的介绍分布式电源并入电网以及分布式电源孤岛运行状态的运行准则。

1微电网的基本结构

微电网的基本结构由图1所示，它是由三条馈线：馈线A、馈线B以及馈线C联合构成，除此之外还包含一条负荷母线，整体结构呈现辐射形状。为了并网模式和实行孤岛之间可以实现平滑的切换，配电系统是通过一个静态开关来实现与馈线的连接的，即PCC（联络点）处。

2微电网的控制

通常情况下，DG（分布式电源）控制策略采用的主要是本地控制策略，即其自身的变换器是通过负载的变化来实现自身调节的。如图2所示为分布式电源的控制的结构图，控制器向逆变器发送门信号，逆变器的波形中将会在開关频率1KHz处出现大量谐波，谐波的过滤是通过在逆变器的终端接入LC低通滤波器来实现。测量的量分别是负载总线电压以及逆变器的输出电流，通过测量值可以得到负载电压以及有功功率、无功功率。从电网侧流向馈线的电流同样也会传送给控制器从而计算出其有功功率。

3微电网的控制策略

目前，主从型、对等型是微电网经常采用的两种调控方法。主从型的控制方法是用不同的功能块组合形成DG，而DG则由一个主动的工作单元来实现对其的调控;外特性下降法是对等型调控方法中最原始、最基本的部分，其包含的所有的DG及调控方法之间有着对等、公平的关系，且内容是一样的。除此之外的调控策略基本都是在这两种基本控制策略的基础上稍微做一下优化和融合即可以实现。

3.1主从控制法

主从控制法中的每一个微电源的作用不尽相同，它们之中有几个是作为主电源出现的，主电源的作用是及时测量并显示电网中所含的电量，并以此作为考察电网运行是否正常的标准之一，为制定匹配的控制方法做准备。当微电网并网时，外部电网提供参考电压和参考频率。孤岛运行时，需要采用恒压/恒频的主电源，这样可以平滑切换了。同时，它们之间的连接会在微电网孤岛运行断开，此时微电网内部要某电网系统里面有若干个电源是起到配电网的作用的，既产生需要恒压/恒频，同时也用来稳定电压及频率的额定值。这些电源单元被人们经常命名为主电源。系统中为了使主电源输出大小稳定，满足要求的电压、频率，将VF的调控方法运用其中。而其他的电源部分，一般会考虑采用PQ控制法来满足系统运行需求。通过控制输出功率和输出电压来实现微电网内部的功率平衡。主从法的控制中一般过程如下所示：

（1）每当电网从配电网主动地断开而转换到一种叫孤岛的运行模式，或者当检测单元发现、检测到了孤岛的时候，微电网会因此切换为主从模式。同时重新分配调整系统中各电源的输出量，以此来实现恒功率的目的。

（2）主电源在微电网负荷有不正常波动时，根据变化情况对系统输出的电流及功率做出提高或者降低的调整。此外，主电源还可以显示功率变化;除主电源之外的某些电源设定值则需要根据现在有的单元中的可用的容量来实现增大或减小输出功率;而主电源的输出则随着其它电源相应的输出功率增大或者自动减小，从而保障主电源自始至终拥有很充足的电量，能够在必要时对功率的瞬间变化做出相应的调节。

（3）电网中的主单元主要在电网中缺少可调用的容量时发挥作用，即根据负荷多少的情况，凭借电网中电压的从属性，实现对电压大小值的调整。如果主电源无法发挥其特有的调节作用而提供所需功率时，为了维持微电网的正常运行，我们可以采用切换负荷的方法。

3.2对等控制法

对等控制就是各个微电源间的关系是“平等”的，没有从属上下级关系。系统电压频率的稳定是通过如下步骤实现的，即微电网系统事先规定好系统中各电源的调控方法，继而在此方法下实现对有功、无功的统一调配。外特性下降法中的频率、电压和有功功率、无功功率在此种方法下被分别关联，同时借助特定的控制算法，将电网中的无功—电压曲线以及有功—频率特性曲线较精准的描绘出来。从而实现在不借助通信的前提下实现电压、频率的自动调节。

4电能质量改善策略

4.1采用PWM变换器

并网变换器采用PWM变换器，开关频率在kHz以上，而且又有专门的滤除高频开关电流纹波的滤波器，所以在电网电压没有畸变的情况下，光伏并网发电几乎不产生谐波污染。至少比现有的许多用电设备，如变频器、各种电源，要绿色得多。它的另一个好处是除了自己的污染少以外，还可以对电网电压的畸变有免疫的潜力，甚至于起到有源滤波器（APF）的作用。相对目前的绝大多数负载，并网变换器对电网的谐波和无功问题影响最小，还可能成为正面影响。

4.2安装无功补偿设备

并联电容器补偿装置采用接触器或电力电子开关在风电运行中按照一定的顺序进行分组投入或切出。能够将补偿前较低的功率因数提高到约0.98。由于并联电容器补偿装置成本低，因此在无功补偿方面应用广泛。但因其调节不连续、响应速度慢，很难对风机无功功率实现快速补偿。

静止无功补偿器由多台（组）可投切电容器、快速可调整容最的电抗器以及各次谐波滤波装置组成。装置的响应速度快。能迅速跟踪变化的无功。可较大幅度调节由风速变化引起的电压变化。滤除谐波，从而提高电能质量。

静止无功发生器是采用特定的检测方法获得需补偿的无功电流后再通过电力电子变流器产生该部分无功电流，以实现无功的迅速补偿。静止无功发生器可以实现对谐波与无功的综合补偿与抑制。

4.3逆变器与滤波和无功补偿一体化

由于光伏的输出受外界环境的影响不稳定，故装设的光伏容量大于实际发电容量，存在较大的容量冗余，可以充分利用光伏系统现有的电力电子装置，将谐波抑制和无功补偿功能融入其中，形成新型的谐波及无功补偿系统，弥补现有补偿设备的不足，改善电能质量。当光伏电池输出足够能量时，并网逆变器将直流电能变换成交流输送到电网上，同时补偿电网谐波和无功电流;当光伏电池输出较小时，光伏系统继续联网进行谐波和无功补偿。

结语

微网，作为一个新的研究课题，随着其研究的深入及应用范围的扩大，其电能质量问题也得到日益广泛的关注。与传统配电网相比，微网的特殊网络性质和运行特点，以及包含其中的众多储能设备、检测控制设备都使微网电能质量问题有了许多新的特点。基于此，本文针对微网控制策略及电能质量改善进行了分析。

参考文献：

[1]鲁宗相，王彩霞，闵勇，等.微电网研究综述[J].电力系统自动化，2015，31（19）.

[2]赵敏，沈沉，刘锋，等.基于博弈论的多微电网系统交易模式研究[J].中国电机工程学报，2015，（1）.

[3]李鹏，窦鹏冲，李雨薇，等.微电网技术在主动配电网中的应用[J].电力自动化设备，2015，35（1）.