多功能并网逆变器及其在微电网中的应用_曾正
D O I 1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 0 0 0 - 1 0 2 6 . 2 0 1 2 . 0 4 . 0 0 6多功能并网逆变器及其在微电网中的应用曾 正 , 杨 欢 , 赵荣祥( 浙江大学电气工程学院 , 浙江省杭州市 3 1 0 0 2 7 )摘要 提出了一种能同时补偿无功 、 谐波和不平衡电流的多功能并网逆变器拓扑 , 并研究了其在微电网中的应用 。 同时 , 基于加权电流反馈的思想 , 给出了一种多功能并网逆变器的滞环电流控制策略 。 此外 , 基于同步旋转坐标系的无锁相环电流检测方法 , 给出了一种多功能并网逆变器参考电流的生成算法 。 最后 , 利用 P S C A D / E MT D C 验证了所提出方法的有效性和正确性 。 仿真结果表明 ,所提出多功能并网逆变器在改善微电网电能质量的同时 , 还能控制微电网与配电网之间的潮流 , 在必要时可为配电网提供一定的有功和无功支撑 。关键词 微电网 ; 谐波补偿 ; 无功补偿 ; 不平衡补偿 ; 并网逆变器 ; 加权电流反馈 ; 滞环电流控制 ;无锁相环收稿日期 2 0 1 1 - 0 3 - 0 9 ; 修回日期 2 0 1 1 - 0 7 - 0 4 。国家自然科学基金资助项目 ( 5 0 9 0 7 0 6 0 ) ; 中国博士后科学基金资助项目 ( 2 0 0 9 0 4 5 1 4 3 8 ) 。0 引言由于分布式发电系统不但是可再生能源接入电网的重要纽带 , 而且还能 在 一 定 程 度上提高传统电网的稳定性 , 近年来得到了越来越多的重视 [ 1 - 2 ] 。 由于风能 、 太阳能等可再生能源具有间歇性 、 随机性的特点 , 是典型的不可控源 , 如何更好地将不可控的可再生能源接 入 电 网 , 是 长 期 以 来 的 一 大 研 究 热 点 。为了解决这个问题 , 有学者提出了微电网的概念 [ 3 ] 。微电网作为一种集成了多种可再 生能源 、 储 能装置以及负荷的局部供电系统 , 近来得到了广泛的研究 。在微电网中 , 各种微 电源 ( 可 再 生能源等 ) 一般需通过并网逆变器接入交流电网 。 已有大量学者对并网逆变器的拓扑及其控制策略进行了研究 [ 4 - 7 ] , 目前开始朝不同运行模式之间的无缝切换和功能的复合化方向 发 展 [ 8 - 1 1 ] 。 不 同 于 传 统 电 力 系 统 , 微 电 网具有 2 种 不 同 的 运 行 模 式 , 即 并 网 模 式 和 孤 岛 模式 [ 1 2 - 1 3 ] 。 对于这 2 种完全不同的运行模式 , 微电网的物理拓扑和数学模型都存在巨大的差异 。 对于只含有并网逆变器的微电网 , 由于 没 有同步发电机提供电压和频率支撑 , 情 况 更 加 复 杂 [ 8 - 9 ] 。 此 时 , 往 往需要有 1 台或多台分布式电源 ( D G ) 从输出功率恒定的有功功率 - 无功功率 ( P Q ) 控制无缝切换到 V / f下垂控制以向系统提供 V / f 支撑 , 而其他 D G 则仍工作在 P Q 控制模式 , 以 最 大 限 度 地利 用 可 再 生 能源的效益 [ 8 - 9 ] 。 另一方面 , 为了进一步提高并网逆变器运行的灵活性和经济性 , 大 量研究将 重 点 放在功能复合化的 “ 多功能并网逆变器 ” 上 。 现有的多功能并网逆变器主要复合了并网功率调节和并联有源滤波或统一电能质量补偿等功能 [ 1 4 - 1 6 ] 。值得指出的是 , 微电网中大量电力电子变流装置为其电能质量带来了 诸多影响 [ 1 7 - 1 8 ] 。 同时 , 微 电网内的无功 、 非线性或不 对 称 负荷也会 恶 化 其电能质量 。 此外 , 基于系统稳定性的考虑 , 配电系统总是希望实现无功功率的就地 平衡 , 且要求 微 电 网与配电网间的潮流是双向可控 的 , 必要时为 配 电 网提供一定的功率支撑 。 出于改善微电网电能质量和实现微电网输出功率可控的目 的 , 迫切需要 找 到 一种有效的解决方案 。本文提出了一种能同时补偿微电网内无功 、 谐波和不平衡电流的多功能 并网逆变 器 , 并 给 出了其控制策略 。1 含多功能并网逆变器的微电网拓扑一个含有 n 台 D G 和 1 台多功能并网逆变器的微电网如图 1 所示 。图 1 微电网结构F i g . 1 S t r u c t u r e o f m i c r o g r i d82第 3 6 卷 第 4 期2 0 1 2 年 2 月 2 5 日V o l . 3 6 N o . 4F e b . 2 5 , 2 0 1 2整个微电网系统由 D G 、 负荷 、 配电网和多功能并网逆变器 构 成 。 D G 可 以 是 光 伏 并 网 逆 变 器 、 风力发电机网侧变流器或储能并网发电系统 等 。 第 i台 D G 在机端带有三相平衡负荷 L i , 且经输电线路l l i 接入到公共连接点 ( P C C ) 。 P C C 处的负荷包括整流非线性负荷 、 三相平衡负荷和不 平衡负荷 3 种类型 。 配电 网 系 统 为 三 相 四 线 制 系 统 , 系 统 电 感 为L s , 且通过线路 l l s 和开关 S 连接到 P C C 。 多功能并网逆变器挂在 P C C 处 。所谓多功能并网逆变器 , 即是一种能在完成自身并网功率跟踪的同时 , 实现对微电网谐波 、 无功和不平衡电流补偿的并网逆变器 。 它使得从配电网看进去 , 整个微电网系 统 可 以等效为 谐 波 电流满足相关标准且吸收 ( 输出 ) 功率可控的负载 ( D G ) , 在必要时可向配电网提供有功和无功功率支撑 。 图 2给出了图 1 所示多功能并网逆变器的详细拓扑 。图 2 多功能并网逆变器的拓扑F i g . 2 T o p o l o g y o f m u l t i - f u n c t i o n a l g r i d - c o n n e c t e d i n v e r t e r图中 , L 1 为 滤 波 电 感 , C 为 滤 波 电 容 。 该 拓 扑由直流母线 、 3 组共直流母线的单相并网逆变器 、 输出 L C 滤波器 、 隔离变压器和控制器构成 。 其中 , 直流母线接到光伏电池或储能装置 的直流输出端 , 抑或是直驱风机或微型燃气轮机的整流输出端 。 控制器通过采样滤波电感电流 、 隔离变压器副边电流 、 网侧电流和 P C C 处的电压 , 经过一定的控制算法生成全桥所需的触发脉冲 , 实现对 多功能并网逆变器的控制 。2 控制器设计2 . 1 补偿电流的生成为了实现多功能并网逆变器对谐波 、 无功和不平衡电流的补偿 , 需要检 测 补 偿 电流的瞬时值 。 现有检测手段主要是一些基于锁相环和瞬时无功功率理论的方法 。 这些方法或者需要额外的硬件锁相元件 , 或者需要复杂的软件锁相程序 。 同时 , 由于锁相环的存在 , 不可避免地存在锁相不准 、 延时等问题 ,尤其是在参 考 电 压 畸 变 或 存 在 谐 波 时 情 况 更 加 严重 。 这里给出一种基于同步旋转坐标系的无锁相环补偿电流生成算法 。由文献 [ 1 9 ] 可 知 , 正 序 基 波 电 流 矢 量 i 沿 正 序基波电压矢量 u 方向的投 影 I f P 即 正序基 波 有 功 电流分量 , 沿 u 法向的投影 I f Q 即正序基波无功电流分量 , 如图 3 所示 。图 3 d q 坐标下的正序基波电压和电流矢量F i g . 3 F u n d a m e n t a l c o m p o n e n t o f v o l t a g e a n dc u r r e n t d e t e c t i o n i n d q f r a m e由于 i 与 u 之间夹角的正弦和余弦值可用低通滤波 ( L P F ) 后的 d q 轴分量 珔u d , 珔u q , 珋i d , 珋i q 来 表 示 , 故正序基波有 功 电 流 分 量 也 可 以 用 这 4 个 变 量 来 表示 , 再将其投影到 d q 轴上 , 便可得到 P a r k 逆变换所需的正序基波有功电流分量 i P d 和 i P q , 即i P di P[ ]q =υ 00[ ]υ珔u d珔u[ ]q ( 1 )υ = 珔u d珋i d + 珔u q 珋i q珔u 2d + 珔u 2q( 2 )本文中统一采用恒功率 P a r k 变换 92 绿色电力自动化 曾 正 , 等 多功能并网逆变器及其在微电网中的应用C a b c / d q =槡 23c o s θ c o s θ - 23( )π c o s θ + 23( )π- s i n θ - s i n θ - 23( )π - s i n θ + 23( )π1槡 21槡 21槡熿燀燄燅2( 3 )式中 θ = ω t + θ 0 , θ 0 为 初 相 位 , 也 即 d q 坐 标 系 d 轴与 a b c 坐标系 a 轴之间的夹角 。C a b c / d q 的逆变换满足 C d q / a b c = C - 1a b c / d q = C Ta b c / d q 。基于以上正序基波有功电流分量的检测原理 ,可以得到补偿电流的检测方法如图 4 所示 。图 4 多功能并网逆变器指令电流生成算法的原理框图F i g . 4 B l o c k d i a g r a m o f r e f e r e n c e c u r r e n t c a l c u l a t i o n f o rm u l t i -f u n c t i o n a l g r i d - c o n n e c t e d i n v e r t e r图 4 中 u s a b c 为 P C C 处的电压 , 也即多功能并网逆变器的机端电压 ;i o a b c 为多功能并网逆变器的输出电流 , i s a b c 为配网系统提供的电流 , 按图 1 所 示正方向 ,i o a b c + i s a b c 可视为广义的负荷电流 ; C P Q 即式 ( 1 ) 和式 ( 2 ) ;i 1 a b c 为检测出的正序基波有功电流分量 ; i h a b c为检测出的谐波 、 不平衡和无功电流分量 ;i r e f a b c 为多功能逆变器的指令电流值 。可见 , 由无锁相环电流检测理论 , 只要将三相电压和电流 分 量 向 统 一 的 d q 0 坐 标 系 投 影 , 经 过 式( 1 ) 和式 ( 2 ) 所示算法 , 即可提取正序基波有功电流分量 。 广义负荷电流减去正序基波有功电流分量即可得到待补偿的电流分量 。 不 难 发现 , 这里 d q 0 坐标系的 d 轴并不一定要定位在电压 a b c 坐标系中的a 轴上 , 故 P a r k 变换 中 的初 相 角 θ 0 并 不 一 定 为 0 ,而是可取任意值 , 也即不需要对电压进行锁相 , 从而可省去锁相环 。 图 4 还给出了多功能并网逆变器并网功率跟踪电 流 i g a b c 部 分 的 生 成 算 法 , 该 部 分 将 在2 . 2 节中详细阐述 。 i g a b c 和 i h a b c 之 和 , 即为 多 功 能 并网逆变器需要向微电网注入电流的指令值 i r e f a b c 。2 . 2 功率跟踪参考电流的生成类似于 2 . 1 节 , 这里将给出一种基于无 锁 相 环电流检测技术的并网功率跟 踪参考 电 流生成 算法 。由 2 . 1 节可知 , P a r k 变换中的相位并不一定要与电网电压相位一致 , 只要所 选 的 旋 转 坐标系与电网电压旋转速度一致即可 。 这样同样能检测出 a b c 坐标系变量在所给旋转 d q 坐标系中的投影 。 对于 电压和电流向量 u 和 i u =V m c o s ( ω t + φ u )V m c o s ω t - 23 π + φ( )uV m c o s ω t + 23 π + φ( )熿燀燄燅u( 4 )i =I m c o s ( ω t + φ i )I m c o s ω t - 23 π + φ( )iI m c o s ω t + 23 π + φ( )熿燀燄燅i( 5 )式中 V m 和 I m 分 别 为 电 压 和 电 流 相 量 的 幅 值 ; φ u和 φ i 为其对应的相位 。由式 ( 3 ) 所示 P a r k 变 换 , 可知变换 后 的 电压向量 u t 为 u t =u du qu熿燀燄燅0=槡 62 V m c o s ( φ u - θ 0 )槡 62 V m s i n ( φ u - θ 0 )熿燀燄燅0( 6 )类似地 , 对于变换后的电流向量 i t , 有 i t =i di qi熿燀燄燅0=槡 62 I m c o s ( φ i - θ 0 )槡 62 I m s i n ( φ i - θ 0 )熿燀燄燅0( 7 )设 D G 的额定运行功率分别为 P n 和 Q n , 不 难发现 [ 2 0 ] P n = 1 . 5 V m I m c o s ( φ u - φ i ) = u d i d + u qi qQ n = 1 . 5 V m I m s i n ( φ u - φ i ) = u qi d - u d i{ q( 8 )由式 ( 8 ) 易知参考电流可写为 i d r e f = u d P n + u q Q nu 2d + u2qi q r e f = u q P n - u d Q nu 2d + u2烅烄烆 q( 9 )结合图 4 , 其 中 多 功 能 并 网 逆 变 器 功 率 跟 踪 指令电流计算部分的变换式 T 即式 ( 9 ) 。2 . 3 D G 的控制各 D G 均采用图 5 所示的拓扑结构 。 该拓扑由直流电容 、 三相全桥 、 输出滤波器和控制器 4 个部分构 成 。 其 中 , 直 流 侧 的 动 态 或 最 大 功 率 追 踪( M P P T ) 不是本文研究的重点 , 直流侧用电压为 V d c的直流电压源代替 。 全桥输出与机端之间接有 L C滤波器 , 以抑制并网电流谐波 。032 0 1 2 , 3 6 ( 4 ) 图 5 各 D G 的拓扑结构F i g . 5 T o p o l o g i c a l s t r u c t u r e o f e a c h D G图 6 给出了图 5 所示控制器部分的详细框图 ,其中变换式 T 即式 ( 9 ) 。 控制器通过采样滤波电感电流 i a b c 和机端电压 u a b c , 经过同步旋转坐标 系下的比例 积分 ( P I ) 控 制 算 法 实 现 对 并 网 电 流 / 功 率 的跟踪 。 值得指出的是 , 这里仍 然采用了无锁相环的思想 , 只要其控制器中所 用 的 坐 标 变换采用同一个旋转系即可 , 并不一定要将 d 轴定位到电压 向量的a 轴上 , 故也可以省去锁相环 。图 6 各 D G 在同步旋转坐标系下的控制框图F i g . 6 C o n t r o l b l o c k d i a g r a m o f e a c h D G i ns y n c h r o n o u s r o t a t i n g f r a m e值得指出的是 , 图 6 所 示 的 控 制 方 法 是 D G 输出恒定功率的 P Q 控制策略 。 这种控制方法对于并网运行模式是有效的 , 但是并 不一定能适应离网运行模式 。 若微电网仅由逆变 器 型 D G 组 成 , 而 没 有诸如柴油发电机或小型同步发电机等发电机提供电压支撑 , 在离网模式 时系统 的 电 压 和频率将会失去稳定 。 一般的 , 对于这类逆变器型微电网 , 在离网运行模式下 , 至少 需 要 有 1 台 D G 采 用 V / f 控 制 , 向系统提供电压和频率支撑 , 这样才能使其余 D G 稳定地运行在 P Q 控制模式 。 V / f 控制策略如图 7 所示 。 图中 P 和 Q 为该 D G 的 实 际 输 出 功 率 ; V n 和f n 分别为额 定 电 压 幅 值 和 额 定 频 率 ; K P WM 为 逆 变器的放大系数 , 对于图 5 所示的三相全桥逆变器 , 若采用 双 极 性 脉 宽 调 制 ( P WM ) 控 制 , 则 K P WM =V d c / 2 ; M 和 δ 分别为电压调 制 信 号 的 幅 值 和 相 角 。由于微电网线路主要呈电阻性 , 所 以这里的下垂控制采用有功功率偏差控制电压幅 值 , 无功功率偏差控制相角的策略 [ 2 1 - 2 2 ] 。图 7 D G 的 V / f 控制策略F i g . 7 V / f c o n t r o l s t r a t e g y o f D G当检测到微电网处于离网运行模式时 , 事先选定的 D G 无缝 切 换 到 V / f 运 行 模 式 。 从 另 一 个 角度来看 , 也即该 V / f 运行模式的 D G 提供了微电网在离网运行模式下的不平衡功率 。 为了最大限度地利用可再生能源 , 光伏逆变器 、 风力发电机变流器一般运行在恒功率 P Q 控制模式 , 而大容 量 的 储 能 系统担任了 V / f 控制的角色 。2 . 4 多功能并网逆变器的控制对于图 2 所示的多功能并网逆变器拓扑 , 当激磁电感足够大时 , 折算到 原 边 侧的隔离 变 压 器可以等效为一电感 , 其电感值为原副边漏感 。 整个 滤波器环节和隔离变压器环节可以等效为一 L C L 滤 波器 。 由于 L C L 滤波器模型阶数高且 存 在 一 个 谐 振点 , 控制器设计困难 [ 2 3 ] 。本文采用一种基于加权电流反馈的滞环电流控制策略 。 图 8 给出了多功能并网逆变器任意一相的等效电路 。 图中 L 2 为隔离变压器原副边漏感折算到原边的值 ; Z s 为线路和系统阻抗 ; u o 和 u s 分别为逆变器输出电压 脉 冲 和 P C C 处 电 压 ; i 1 , i 2 ,i o 分 别为电感 L 1 和 L 2 上的电流及网侧电流 。图 8 多功能并网逆变器的任意一相电路F i g . 8 A s i n g l e - p h a s e c i r c u i t o f m u l t i -f u n c t i o n a lg r i d -c o n n e c t e d i n v e r t e r取加权电流 i = α i 1 + β i 2 ( 1 0 )式中 α = L 1 / ( L 1 + L 2 ) ; β = 1 - α 。文献 [ 2 3 ] 研究表明 , 当取式 ( 1 0 ) 所 示 加 权电流反馈时 , 可将高阶的 L C L 滤波器结构降阶为一阶系统 , 从而便于控制器的设计 。 值得指出的是 , 为了进一步抑制 L C L 滤波器的谐振 , 有必要在滤波电容支路上串联一定的电阻对谐振加以阻尼 。多功能并网逆变器的控制策略主要为 采样滤波电感上的电流 i 1 和隔离变压器的副边电流 i o , 由i o 计算隔离变压器的原边电流 i 2 ,i 1 和 i 2 分别通过加权系数 α 和 β 后 , 作为最终的等效反馈电流 i , 将 i13 绿色电力自动化 曾 正 , 等 多功能并网逆变器及其在微电网中的应用折算到变压器二次侧再与参考电流 i r e f 相比较后 , 通过环宽为 Δ i 的滞环产生该相单相全桥的触发脉冲 。综上所述 , 对于多功能并网逆变器任意一单相系统 , 其控制器的框图可表示为如图 9 所示 。 其中 ,参考电流为补偿电流和并网功率 跟踪电流之和 , 如图 4 所示 。图 9 多功能并网逆变器的加权电流反馈滞环控制策略F i g . 9 W e i g h t e d c u r r e n t f e e d b a c k w i t h h y s t e r e s i sl o o p c o n t r o l o f m u l t i - f u n c t i o n a l i n v e r t e r3 仿真结果与分析前面已经给出了含多台 D G 和多功能并网逆变器的微电网结构 、 参考电 流 生 成 方 法及各部分的控制 方 法 , 下 面 将 利 用 电 磁 暂 态 综 合 分 析 程 序P S C A D / E MT D C 验证所提出方 法 的有效性和正确性 。 对于 如 图 1 所 示 的 微 电 网 结 构 , 考 虑 有 3 台D G 的情况 。典型线路参数见附录 A 表 A 1 和表 A 2 。 由于配电网为低压配电网 , 相电压有效值为 2 2 0V , 故选择低压线 路 参 数 。 线 路 l l 1 ~ l l 3 , l s 的 长 度 分 别 为3 0 0m , 2 0 0m , 2 0 0m , 1 0 0m 。 三相不平衡负荷的大小 分 别 为 0 . 1 H / 2 0 Ω , 0 . 0 1 H / 1 5 Ω , 0 . 1 5 H /1 0 Ω 。 三相整流非线性负荷的大小为 0 . 1H / 5 0 Ω 。三相对称负荷选为电阻性负 荷 , 各 相 电 阻 为 2 0 Ω 。机端负荷 L 1 , L 2 , L 3 的 大 小 分 别 为 1 2k W / 0v a r ,6k W / 0v a r , 0 W / 0v a r 。 各 D G 指令输出功率分别为 5 k W / 0 v a r , 3 k W / 0 v a r , 6 k W / 0 v a r , 均 从0 . 0 1s 开始并网发电 , 0 . 1s 时多功能并网逆变器的指令输出功率从 0 阶跃变化到 6k W / 3k v a r 。 并网开关 S 在 0 . 0 7 ~ 0 . 1 5 s 之间断开 , 微电网系统进入离网 运 行 模 式 , 此 时 D G 3 从 P Q 控 制 模 式 切 换 到V / f 控制模式 , 其他 D G 仍采用 P Q 控制模式 。 此时 , D G 3 代替配 电 网 的 作 用 , 使 微 电 网 内 的 功 率 供需平衡 , 此时 i s a b c 为 0 , 为了实现多功能并网 逆变器对离网模式下的微电网电能质量 进行治理 , 多功能并网逆变器需要采集 D G 3 的输出电流代替 i s a b c 。在有 、 无多功能并网逆变器时 , 非线性整流负荷和不平衡负荷的负荷电流情况见附录 A 图 A 1 。 非线性负荷电流含有大量的谐波 , 不 平衡负荷电流可以发现其中存在较大的负序 、 零序电流分量 , 且还可以发现由于 0 . 0 7s 和 0 . 1 5s 时 开 关模式的切换以及 0 . 1s 时 多 功 能 并 网 逆 变 器 的 功 率 调 节 , 导 致P C C 处电压出现小的暂态过程 , 也影响到了其负荷电流 。 此外 , 在没有多功能并网逆变器时 , 负荷电流的幅值偏离其额定值较大 。采用多功能并网逆变器前后 , D G 1 所在支路线路 l l 1 上的电流和 D G 1 输出功率的瞬时值见附录 A图 A 2 和图 A 3 , D G 2 的 情 况 见 附 录 A 图 A 4 和 图A 5 。 不难看出 , 由于 0 . 0 1s 之前 , 并网逆变器没有功率输出 , 机端负荷电流均由配电网提供 , 故流过支路的电流较大 , 当并网逆变器有功率输出的时候 , 其幅值相应地 降 低 。 此 外 , 0 . 0 7s , 0 . 1 5s 以 及 0 . 1s处的动态表明 并网模式 和 离 网模式间 的 切 换过程以及多功能并网逆变器的动态调节过程都会影响到各 D G 电流的暂态波形 。 当微电网采用多功能并网逆变器后 , 能有效抑制不平衡负荷对 P C C 处电压的影响 , 改善 D G 的并网电流三相不平衡 。图 1 0 给出了在含有多功能并网逆变器条件下 ,D G 3 支路的电流及输出功率情况 。图 1 0 D G 3 支路电流和 D G 3 输出功率瞬时值F i g . 1 0 C u r r e n t i n D G 3b r a n c h a n d i n s t a n t a n e o u so u t p u t p o w e r o f D G 3从中不难发现 , 当切换到离网运行模式时 , D G 3代替了配电网的作用 , 提供电压和频率支撑 , 且承担了不平衡 功 率 以 保 证 微 电 网 功 率 的 供 需 平 衡 。 在0 . 1s 之后 , 多 功 能 并 网 逆 变 器 也 参 与 功 率 输 出 调节 , 故 D G 3 的输出功率对应地降低 。 无多功能并网逆变器时的结果见附录 A 图 A 6 。 此时的并网电流含有较大的谐波和无功分 量 , 并网功率 也 呈 现高频脉动 。图 1 1 和图 1 2 给出了有 、 无多功能并网逆 变器时配电网侧电流和瞬时功率的情况 。232 0 1 2 , 3 6 ( 4 ) 图 1 1 无多功能并网逆变器时配电网电流和功率瞬时值F i g . 1 1 C u r r e n t s a n d i n s t a n t a n e o u s o u t p u t p o w e r o fu t i l i t y g r i d w i t h o u t m u l t i - f u n c t i o n a lg r i d - c o n n e c t e d i n v e r t e r图 1 2 含多功能并网逆变器时配电网电流和功率瞬时值F i g . 1 2 C u r r e n t s a n d i n s t a n t a n e o u s o u t p u t p o w e r o fu t i l i t y g r i d w i t h m u l t i -f u n c t i o n a l g r i d - c o n n e c t e d i n v e r t e r对比图 1 1 和图 1 2 可得 , 在包含多功能并 网 逆变器后 , 并网电流三相对称 , 且谐波含量很小 , 其总谐波畸变率 ( T H D ) 分析见附录 A 图 A 7 和图 A 8 。图 1 3 给出了多功能并网逆变器输出电流的情况 。从输出 功 率 来 看 , 由 于 多 功 能 并 网 逆 变 器 从0 . 1s 开 始参与并网功率调节 , 故 0 . 1 5s 再 次 并 网运行时 , 系统的输出有功功率较先前有所减少 , 减少的量刚好为并网逆变器的输出量 。 同时 , 发 出的无功功率刚好 为 多 功 能 并 网 逆 变 器 无 功 功 率 的 指 令值 。 可见 , 通过对多 功能并 网 逆 变 器有功和无功指令值的设定不但可以消除 P C C 处并网电流谐波 、 无功和不平衡电流分量 , 提高微电网运行的电能质量 ,而且还能调节 P C C 与配电网之间的潮流 , 在必要时为配电网提供一定的有功或无功功率支撑 。图 1 3 多功能并网逆变器输出电流F i g . 1 3 O u t p u t c u r r e n t o f m u l t i - f u n c t i o n a lg r i d -c o n n e c t e d i n v e r t e r4 结语本文给出了一种能同时补偿谐波 、 无功和不平衡电 流 的 多 功 能 并 网 逆 变 器 , 并 利 用 P S C A D /E MT D C 验证了所提出并网逆变器的正确性和有效性 。 结果表明 在引入多功能并网逆变器后 , 能明显改善微电网的电能质量 , 同时还能调节 P C C 与配电网之间的潮流 , 在必要时 为 配 电网提供 一 定 的有功和无功功率支撑 , 具有很好的应用前景 。附录见本 刊 网 络 版 ( h t t p / / a e p s . s g e p r i . s g c c .c o m. c n / a e p s / c h / i n d e x . a s p x ) 。参 考 文 献[ 1 ] L A S S E T E R R H.M i c r o g r i d s a n d d i s t r i b u t e d g e n e r a t i o n [ J ] .J o u r n a l o f E n e r g y E n g i n e e r i n g , 2 0 0 7 , 1 3 3 ( 3 ) 1 4 4 - 1 4 9 .[ 2 ] 王成山 , 王守相 . 分布式发电供能系统若干问题 研究 [ J ] . 电力 系统自动化 , 2 0 0 8 , 3 2 ( 2 0 ) 1 - 4 .WA N G C h e n g s h a n , WA N G S h o u x i a n g .S t u d y o n s o m e k e yp r o b l e m s r e l a t e d t o d i s t r i b u t e d g e n e r a t i o n s y s t e m s [ J ] .A u t o m a t i o n o f E l e c t r i c P o w e r S y s t e m s , 2 0 0 8 , 3 2 ( 2 0 ) 1 - 4 .[ 3 ] K R O P O S K I B , L A S S E T E R R H , I S E T , e t a l . M a k i n gm i c r o g r i d s w o r k [ J ] . P o w e r a n d E n e r g y M a g a z i n e , 2 0 0 8 , 6 ( 3 ) 4 0 - 5 3 .[ 4 ] B L A A B J E R G F , T E O D O R E S C U R , L I S E R R E M , e t a l .O v e r v i e w o f c o n t r o l a n d g r i d s y n c h r o n i z a t i o n f o r d i s t r i b u t e dp o w e r g e n e r a t i o n s y s t e m s [ J ] .I E E E T r a n s o n I n d u s t r i a lE l e c t r o n i c s , 2 0 0 6 , 5 3 ( 5 ) 1 3 9 8 - 1 4 0 8 .[ 5 ] K A Z M I E R K OW S K I M P , MA L E S A N I L .C u r r e n t c o n t r o lt e c h n i q u e s f o r t h r e e - p h a s e v o l t a g e - s o u r c e P WM c o n v e r t e r s as u r v e y [ J ] . I E E E T r a n s o n I n d u s t r y E l e c t r o n i c s , 1 9 9 8 , 4 5 ( 5 ) 6 9 1 - 7 0 3 .[ 6 ] 董密 , 罗安 . 光伏并网发电系统中逆变器的设计与控制方法 [ J ] .电力系统自动化 , 2 0 0 6 , 3 0 ( 2 0 ) 9 7 - 1 0 2 .D O N G M i , L U O A n . D e s i g n a n d c o n t r o l s t r a t e g i e s o f i n v e r t e r sf o r a g r i d - c o n n e c t e d p h o t o v o l t a i c p o w e r s y s t e m [ J ] . A u t o m a t i o no f E l e c t r i c P o w e r S y s t e m s , 2 0 0 6 , 3 0 ( 2 0 ) 9 7 - 1 0 2 .[ 7 ] 胡家兵 , 孙丹 , 贺益康 , 等 . 电网电压骤降故障下双馈风力发电 机建模与控制 [ J ] . 电力系统自动化 , 2 0 0 6 , 3 0 ( 8 ) 2 1 - 2 6 .HU J i a b i n g , S U N D a n , H E Y i k a n g , e t a l . M o d e l i n g a n dc o n t r o l o f D F I G w i n d e n e r g y g e n e r a t i o n s y s t e m u n d e r g r i d33 绿色电力自动化 曾 正 , 等 多功能并网逆变器及其在微电网中的应用v o l t a g e d i p [ J ] .A u t o m a t i o n o f E l e c t r i c P o w e r S y s t e m s , 2 0 0 6 ,3 0 ( 8 ) 2 1 - 2 6 .[ 8 ] 王成山 , 肖朝霞 , 王守相 . 微 网 综 合 控 制 与 分 析 [ J ] . 电 力 系 统 自动化 , 2 0 0 8 , 3 2 ( 7 ) 9 8 - 1 0 3 .WA N G C h e n g s h a n , X I A O Z h a o x i a , WA N G S h o u x i a n g .S y n t h e t i c a l c o n t r o l a n d a n a l y s i s o f m i c r o g r i d [ J ] . A u t o m a t i o n o fE l e c t r i c P o w e r S y s t e m s , 2 0 0 8 , 3 2 ( 7