多功能并网逆变器及其在微电网中的应用

ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１０２６．２０１２．０４．００６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３１００２７）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ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ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：２０１１－０３－０９；修回日期：２０１１－０７－０４。国家自然科学基金资助项目（５０９０７０６０）；中国博士后科学基金资助项目（２００９０４５１４３８）。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［８－１１］。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［１２－１３］。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（ＤＧ）从输出功率恒定的有功功率－无功功率（ＰＱ）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ＤＧ则仍工作在ＰＱ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［１４－１６］。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［１７－１８］。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ＤＧ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Ｆｉｇ．１Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｍｉｃｒｏｇｒｉｄ—８２—第３６卷第４期２０１２年２月２５日Ｖｏｌ．３６Ｎｏ．４Ｆｅｂ．２５，２０１２整个微电网系统由ＤＧ、负荷、配电网和多功能并网逆变器构成。ＤＧ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ＤＧ在机端带有三相平衡负荷Ｌｉ，且经输电线路ｌｌｉ接入到公共连接点（ＰＣＣ）。ＰＣＣ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Ｌｓ，且通过线路ｌｌｓ和开关Ｓ连接到ＰＣＣ。多功能并网逆变器挂在ＰＣＣ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（ＤＧ），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Ｆｉｇ．２Ｔｏｐｏｌｏｇｙｏｆｍｕｌｔｉ－ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｉｎｖｅｒｔｅｒ图中，Ｌ１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ＬＣ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ＰＣＣ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［１９］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ＩｆＰ即正序基波有功电流分量，沿ｕ法向的投影ＩｆＱ即正序基波无功电流分量，如图３所示。图３ｄｑ坐标下的正序基波电压和电流矢量Ｆｉｇ．３Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｆｖｏｌｔａｇｅａｎｄｃｕｒｒｅｎｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎｉｎｄｑｆｒａｍｅ由于ｉ与ｕ之间夹角的正弦和余弦值可用低通滤波（ＬＰＦ）后的ｄｑ轴分量珔ｕｄ，珔ｕｑ，珋ｉｄ，珋ｉｑ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ｄｑ轴上，便可得到Ｐａｒｋ逆变换所需的正序基波有功电流分量ｉＰｄ和ｉＰｑ，即ｉＰｄｉＰ［］ｑ＝υ ００［］υ珔ｕｄ珔ｕ［］ｑ（１）υ ＝珔ｕｄ珋ｉｄ＋珔ｕｑ珋ｉｑ珔ｕ２ｄ＋珔ｕ２ｑ（２）本文中统一采用恒功率Ｐａｒｋ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Ｃａｂｃ／ｄｑ＝槡２３ｃｏｓ θ ｃｏｓ θ －２３（）π ｃｏｓ θ ＋２３（）π－ｓｉｎ θ －ｓｉｎ θ －２３（）π －ｓｉｎ 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ｄｑ坐标系ｄ轴与ａｂｃ坐标系ａ轴之间的夹角。Ｃａｂｃ／ｄｑ的逆变换满足：Ｃｄｑ／ａｂｃ＝Ｃ－１ａｂｃ／ｄｑ＝ＣＴａｂｃ／ｄｑ。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Ｆｉｇ．４Ｂｌｏｃｋｄｉａｇｒａｍｏｆｒｅｆｅｒｅｎｃｅｃｕｒｒｅｎｔｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｆｏｒｍｕｌｔｉ－ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｉｎｖｅｒｔｅｒ图４中：ｕｓａｂｃ为ＰＣＣ处的电压，也即多功能并网逆变器的机端电压；ｉｏａｂｃ为多功能并网逆变器的输出电流，ｉｓａｂｃ为配网系统提供的电流，按图１所示正方向，ｉｏａｂｃ＋ｉｓａｂｃ可视为广义的负荷电流；ＣＰＱ即式（１）和式（２）；ｉ１ａｂｃ为检测出的正序基波有功电流分量；ｉｈａｂｃ为检测出的谐波、不平衡和无功电流分量；ｉｒｅｆａｂｃ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ｄｑ０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ｄｑ０坐标系的ｄ轴并不一定要定位在电压ａｂｃ坐标系中的ａ轴上，故Ｐａｒｋ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ｉｇａｂｃ部分的生成算法，该部分将在２．２节中详细阐述。ｉｇａｂｃ和ｉｈａｂｃ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ｉｒｅｆａｂｃ。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，Ｐａｒｋ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ａｂｃ坐标系变量在所给旋转ｄｑ坐标系中的投影。对于电压和电流向量ｕ和ｉ：ｕ＝Ｖｍｃｏｓ（ ω ｔ＋ φ ｕ）Ｖｍｃｏｓ ω ｔ－２３ π ＋ φ（）ｕＶｍｃｏｓ ω ｔ＋２３ π ＋ φ（）熿燀燄燅ｕ（４）ｉ＝Ｉｍｃｏｓ（ ω ｔ＋ φ ｉ）Ｉｍｃｏｓ ω ｔ－２３ π ＋ φ（）ｉＩｍｃｏｓ ω ｔ＋２３ π ＋ φ（）熿燀燄燅ｉ（５）式中：Ｖｍ和Ｉｍ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Ｐａｒｋ变换，可知变换后的电压向量ｕｔ为：ｕｔ＝ｕｄｕｑｕ熿燀燄燅０＝槡６２Ｖｍｃｏｓ（ φ ｕ－ θ ０）槡６２Ｖｍｓｉｎ（ φ ｕ－ θ ０）熿燀燄燅０（６）类似地，对于变换后的电流向量ｉｔ，有：ｉｔ＝ｉｄｉｑｉ熿燀燄燅０＝槡６２Ｉｍｃｏｓ（ φ ｉ－ θ ０）槡６２Ｉｍｓｉｎ（ φ ｉ－ θ ０）熿燀燄燅０（７）设ＤＧ的额定运行功率分别为Ｐｎ和Ｑｎ，不难发现［２０］：Ｐｎ＝１．５ＶｍＩｍｃｏｓ（ φ ｕ－ φ ｉ）＝ｕｄｉｄ＋ｕｑｉｑＱｎ＝１．５ＶｍＩｍｓｉｎ（ φ ｕ－ φ ｉ）＝ｕｑｉｄ－ｕｄｉ｛ｑ（８）由式（８）易知参考电流可写为：ｉｄｒｅｆ＝ｕｄＰｎ＋ｕｑＱｎｕ２ｄ＋ｕ２ｑｉｑｒｅｆ＝ｕｑＰｎ－ｕｄＱｎｕ２ｄ＋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）。２．３ＤＧ的控制各ＤＧ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（ＭＰＰＴ）不是本文研究的重点，直流侧用电压为Ｖｄｃ的直流电压源代替。全桥输出与机端之间接有ＬＣ滤波器，以抑制并网电流谐波。—０３—２０１２，３６（４）图５各ＤＧ的拓扑结构Ｆｉｇ．５ＴｏｐｏｌｏｇｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｅａｃｈＤＧ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ｉａｂｃ和机端电压ｕａｂｃ，经过同步旋转坐标系下的比例 — 积分（ＰＩ）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ＤＧ在同步旋转坐标系下的控制框图Ｆｉｇ．６ＣｏｎｔｒｏｌｂｌｏｃｋｄｉａｇｒａｍｏｆｅａｃｈＤＧｉｎｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｒｏｔａｔｉｎｇｆｒａｍｅ值得指出的是，图６所示的控制方法是ＤＧ输出恒定功率的ＰＱ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ＤＧ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ＤＧ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ＤＧ稳定地运行在ＰＱ控制模式。Ｖ／ｆ控制策略如图７所示。图中：Ｐ和Ｑ为该ＤＧ的实际输出功率；Ｖｎ和ｆｎ分别为额定电压幅值和额定频率；ＫＰＷＭ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（ＰＷＭ）控制，则ＫＰＷＭ＝Ｖｄｃ／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［２１－２２］。图７ＤＧ的Ｖ／ｆ控制策略Ｆｉｇ．７Ｖ／ｆｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｏｆＤＧ当检测到微电网处于离网运行模式时，事先选定的ＤＧ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ＤＧ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ＰＱ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ＬＣＬ滤波器。由于ＬＣＬ滤波器模型阶数高且存在一个谐振点，控制器设计困难［２３］。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：Ｌ２为隔离变压器原副边漏感折算到原边的值；Ｚｓ为线路和系统阻抗；ｕｏ和ｕｓ分别为逆变器输出电压脉冲和ＰＣＣ处电压；ｉ１，ｉ２，ｉｏ分别为电感Ｌ１和Ｌ２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Ｆｉｇ．８Ａｓｉｎｇｌｅ－ｐｈａｓｅｃｉｒｃｕｉｔｏｆｍｕｌｔｉ－ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｉｎｖｅｒｔｅｒ取加权电流：ｉ＝ α ｉ１＋ β ｉ２（１０）式中： α ＝Ｌ１／（Ｌ１＋Ｌ２）； β ＝１－ α 。文献［２３］研究表明，当取式（１０）所示加权电流反馈时，可将高阶的ＬＣＬ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ＬＣＬ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ｉ１和隔离变压器的副边电流ｉｏ，由ｉｏ计算隔离变压器的原边电流ｉ２，ｉ１和ｉ２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ｉ—１３—· 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ｉｒｅｆ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Ｆｉｇ．９Ｗｅｉｇｈｔｅｄｃｕｒｒｅｎｔｆｅｅｄｂａｃｋｗｉｔｈｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓｌｏｏｐｃｏｎｔｒｏｌｏｆｍｕｌｔｉ－ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｎｖｅｒｔｅｒ３仿真结果与分析前面已经给出了含多台ＤＧ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ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ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ＤＧ的情况。典型线路参数见附录Ａ表Ａ１和表Ａ２。由于配电网为低压配电网，相电压有效值为２２０Ｖ，故选择低压线路参数。线路ｌｌ１～ｌｌ３，ｌｓ的长度分别为３００ｍ，２００ｍ，２００ｍ，１００ｍ。三相不平衡负荷的大小分别为０．１Ｈ／２０ Ω ，０．０１Ｈ／１５ Ω ，０．１５Ｈ／１０ Ω 。三相整流非线性负荷的大小为０．１Ｈ／５０ Ω 。三相对称负荷选为电阻性负荷，各相电阻为２０ Ω 。机端负荷Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３的大小分别为１２ｋＷ／０ｖａｒ，６ｋＷ／０ｖａｒ，０Ｗ／０ｖａｒ。各ＤＧ指令输出功率分别为５ｋＷ／０ｖａｒ，３ｋＷ／０ｖａｒ，６ｋＷ／０ｖａｒ，均从０．０１ｓ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６ｋＷ／３ｋｖａｒ。并网开关Ｓ在０．０７～０．１５ｓ之间断开，微电网系统进入离网运行模式，此时ＤＧ３从ＰＱ控制模式切换到Ｖ／ｆ控制模式，其他ＤＧ仍采用ＰＱ控制模式。此时，ＤＧ３代替配电网的作用，使微电网内的功率供需平衡，此时ｉｓａｂｃ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ＤＧ３的输出电流代替ｉｓａｂｃ。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Ａ１。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０．０７ｓ和０．１５ｓ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ＰＣＣ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，ＤＧ１所在支路线路ｌｌ１上的电流和ＤＧ１输出功率的瞬时值见附录Ａ图Ａ２和图Ａ３，ＤＧ２的情况见附录Ａ图Ａ４和图Ａ５。不难看出，由于０．０１ｓ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，０．０７ｓ，０．１５ｓ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ＤＧ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ＰＣＣ处电压的影响，改善ＤＧ的并网电流三相不平衡。图１０给出了在含有多功能并网逆变器条件下，ＤＧ３支路的电流及输出功率情况。图１０ＤＧ３支路电流和ＤＧ３输出功率瞬时值Ｆｉｇ．１０ＣｕｒｒｅｎｔｉｎＤＧ３ｂｒａｎｃｈａｎｄｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓｏｕｔｐｕｔｐｏｗｅｒｏｆＤＧ３从中不难发现，当切换到离网运行模式时，ＤＧ３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ＤＧ３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Ａ６。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１１和图１２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。—２３—２０１２，３６（４）图１１无多功能并网逆变器时配电网电流和功率瞬时值Ｆｉｇ．１１Ｃｕｒｒｅｎｔｓａｎｄｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓｏｕｔｐｕｔｐｏｗｅｒｏｆｕｔｉｌｉｔｙｇｒｉｄｗｉｔｈｏｕｔｍｕｌｔｉ－ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｉｎｖｅｒｔｅｒ图１２含多功能并网逆变器时配电网电流和功率瞬时值Ｆｉｇ．１２Ｃｕｒｒｅｎｔｓａｎｄｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓｏｕｔｐｕｔｐｏｗｅｒｏｆｕｔｉｌｉｔｙｇｒｉｄｗｉｔｈｍｕｌｔｉ－ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｉｎｖｅｒｔｅｒ对比图１１和图１２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（ＴＨＤ）分析见附录Ａ图Ａ７和图Ａ８。图１３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０．１５ｓ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ＰＣＣ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ＰＣＣ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１３多功能并网逆变器输出电流Ｆｉｇ．１３Ｏｕｔｐｕｔｃｕｒｒｅｎｔｏｆｍｕｌｔｉ－ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｉｎｖｅｒｔｅｒ４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ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ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ＰＣＣ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（ｈｔｔｐ：／／ａｅｐｓ．ｓｇｅｐｒｉ．ｓｇｃｃ．ｃｏｍ．ｃｎ／ａｅｐｓ／ｃｈ／ｉｎｄｅｘ．ａｓｐｘ）。参考文献［１］ＬＡＳＳＥＴＥＲＲＨ．Ｍｉｃｒｏｇｒｉｄｓａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｅｒｇｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００７，１３３（３）：１４４－１４９．［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，２００８，３２（２０）：１－４．ＷＡＮＧＣｈｅｎｇｓｈａｎ，ＷＡＮＧＳｈｏｕｘｉａｎｇ．Ｓｔｕｄｙｏｎｓｏｍｅｋｅｙｐｒｏｂｌｅｍｓｒｅｌａｔｅｄｔｏｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓ［Ｊ］．ＡｕｔｏｍａｔｉｏｎｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ，２００８，３２（２０）：１－４．［３］ＫＲＯＰＯＳＫＩＢ，ＬＡＳＳＥＴＥＲＲＨ，ＩＳＥＴ，ｅｔａｌ．Ｍａｋｉｎｇｍｉｃｒｏｇｒｉｄｓｗｏｒｋ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒａｎｄＥｎｅｒｇｙＭａｇａｚｉｎｅ，２００８，６（３）：４０－５３．［４］ＢＬＡＡＢＪＥＲＧＦ，ＴＥＯＤＯＲＥＳＣＵＲ，ＬＩＳＥＲＲＥＭ，ｅｔａｌ．Ｏｖｅｒｖｉｅｗｏｆｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｇｒｉｄｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎｆｏｒｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓｏｎＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２００６，５３（５）：１３９８－１４０８．［５］ＫＡＺＭＩＥＲＫＯＷＳＫＩＭＰ，ＭＡＬＥＳＡＮＩＬ．Ｃｕｒｒｅｎｔｃｏｎｔｒｏｌｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｆｏｒｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅｖｏｌｔａｇｅ－ｓｏｕｒｃｅＰＷＭｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓ：ａｓｕｒｖｅｙ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓｏｎＩｎｄｕｓｔｒｙＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，１９９８，４５（５）：６９１－７０３．［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，２００６，３０（２０）：９７－１０２．ＤＯＮＧＭｉ，ＬＵＯＡｎ．Ｄｅｓｉｇｎａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｉｅｓｏｆｉｎｖｅｒｔｅｒｓｆｏｒａｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＡｕｔｏｍａｔｉｏｎｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ，２００６，３０（２０）：９７－１０２．［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，２００６，３０（８）：２１－２６．ＨＵＪｉａｂｉｎｇ，ＳＵＮＤａｎ，ＨＥＹｉｋａｎｇ，ｅｔａｌ．ＭｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｏｆＤＦＩＧｗｉｎｄｅｎｅｒｇｙｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｕｎｄｅｒｇｒｉｄ—３３—· 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