?。?.山東大學(xué)電網(wǎng)智能化調(diào)度與控制教育部重點。該系統(tǒng)包括產(chǎn)生諧波電流的非線性負(fù)載和具有諧波補(bǔ)償功能的分布式電源，兩者在PCC處與電網(wǎng)相連。

　　2.1PCC電壓計算所示為分布式發(fā)電系統(tǒng)和交流電網(wǎng)的單線結(jié)構(gòu)圖。圖中，厶為分布式發(fā)電系統(tǒng)到PCC處線路阻抗，Ze為交流電網(wǎng)等效阻抗。在弱電網(wǎng)中線路阻抗不能忽略，因此，隨著PCC處非線性負(fù)載產(chǎn)生的諧波電流的傳輸，將使PCC處的電壓產(chǎn)生畸變，造成供電電能質(zhì)量下降，從而對電力用戶用電設(shè)備和電網(wǎng)正常運行產(chǎn)生不利影響。為了抑制PCC處電壓畸變，分布式發(fā)電系統(tǒng)需要PCC處電壓信息作為重要參數(shù)實現(xiàn)諧波補(bǔ)償。相對于在PCC處額外安裝測量裝置來獲得控制信號的傳統(tǒng)控制方法，本控制策略利用分布式發(fā)電系統(tǒng)的輸出端檢測到的電壓和電流數(shù)據(jù)，結(jié)合電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)方程，提出了間接計算PCC電壓畸變并實現(xiàn)PCC電壓諧波和電網(wǎng)電流諧波補(bǔ)償?shù)目刂撇呗?。結(jié)合，PCC處電壓可由公式（1）間接計算獲得-逆變器輸出電壓，Vl-線路阻抗上的電壓。

　　其中，Vl可以根據(jù)線路阻抗Zl和逆變器輸出電流圮計算得到。

　　逆變器輸出電壓和逆變器輸出電流即包含基波分量也包含諧波分量。因此，公式（1）作可進(jìn)一步表示為通過公式（2）可以利用本地信息間接計算PCC處電壓并提供給DG進(jìn)行實時諧波控制，并且避免了在PCC處額外安裝測量裝置。

　　2.2鎖相環(huán)由于本文所提控制策略是在d-q坐標(biāo)系下實現(xiàn)的，因此對于交流電壓幅值和相角的能否準(zhǔn)確獲取將直接影響控制效果。為了準(zhǔn)確獲得以上控制參數(shù)，本文采用基于同步坐標(biāo)系的鎖相環(huán)（synchronous通過派克變換，將瞬時三相電壓轉(zhuǎn)換為d-q坐標(biāo)系下的v，和心分量。對于v，分量，采用低通濾波器將諧波濾除得到直流分量。該d-q坐標(biāo)下的直流分量為基波電壓幅值Vpcc.對于V分量，將相位作為反饋，通過控制將V，分量控制為0.SRF-PLL是將電網(wǎng)額定角頻率作為前饋量加入到控制回路中，因此需經(jīng)過積分以獲得派克變換蹤，其控制邏輯如所示。其中，d軸分量的值為鎖相環(huán)所得基波電壓幅值；考慮到并網(wǎng)功率因數(shù)的因素，q軸分量值可以設(shè)為0，因此諧波電壓可表示為分量；Vpcc」、Vpcc」分別是PCC處電壓d軸和q軸分量；vpcc是PCC電壓基波電壓幅值。

　　電壓外環(huán)利用比例和并聯(lián)諧振控制（Proportional+Resonant，PR）實現(xiàn)對PCC諧波電壓的快速跟蹤，其傳遞函數(shù)可表示為灸-選擇的dq坐標(biāo)系下比較高補(bǔ)償諧波次數(shù)，-電壓環(huán)諧振系數(shù)，-額定角頻率。

　　分布式發(fā)電系統(tǒng)注入電網(wǎng)的三相瞬時電流也需通過派克變換轉(zhuǎn)換為d-q坐標(biāo)系下的d軸和q軸分量。分布式發(fā)電系統(tǒng)注入電網(wǎng)有功電流的指令通過比較大功率跟蹤和電網(wǎng)能量管理中心獲得。結(jié)合電壓控制環(huán)的輸出，電流控制環(huán)的電流可表示為結(jié)合公式（3）、（4）和（5），s域電流環(huán)電流可進(jìn)一步推導(dǎo)為電流控制環(huán)采用比例積分（Proportional-Int-egral，PI）控制和并聯(lián)諧振控制（Resonant，R）相結(jié)合的控制方法。其中，PI控制主要用來調(diào)節(jié)直流分量，并聯(lián)R控制器主要用來調(diào)節(jié)補(bǔ)償諧波分量，其傳遞函數(shù)為需要的電壓相角0 2.2基于PCC電壓計算的控制策略結(jié)合SRF-PLL提供的相角信息，利用派克變換Tis n=1將計算所得的三相PCC瞬時電壓轉(zhuǎn)換為d-q坐標(biāo)系下的d軸和q軸分量。電壓控制環(huán)分別對d軸和q軸分量進(jìn)行控制實現(xiàn)對要補(bǔ)償諧波電壓的有效跟T-積分時間常數(shù)，-電流環(huán)諧振系數(shù)，額定角頻率。

　　由于在弱電網(wǎng)中線路阻抗不能忽略，LC濾波器和線路中的電感形成了LCL濾波器，在特定的頻率上容易引起諧振，造成系統(tǒng)不穩(wěn)定。為了抑制諧振，在電容支路中串聯(lián)阻尼阻抗Ad，如所示。為了更好的體現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，將系統(tǒng)中起到阻尼作用的電感和線路的等效電阻忽略，其傳遞函數(shù)框圖如所示。圖中，三相橋式逆變電路由F/2的系數(shù)代替，則傳遞函數(shù)可表示為按照表1所列參數(shù)，公式（8）波特圖如所示。由可以看出，系統(tǒng)具有足夠的裕度滿足系分類參數(shù)數(shù)值電網(wǎng)相電壓Vg110V交流電網(wǎng)電網(wǎng)頻率/g50Hz電網(wǎng)等效電阻Rg0.02Q電網(wǎng)等效電感Lg2mH開關(guān)頻率/s12.5kHzDG逆變器死區(qū)時間1s直流鏈電壓400V濾波電感Lf5mHLC濾波器濾波電容Cf1F阻尼阻抗Rd30QDG線路阻抗等效電阻Rl0.0m等效電感Ll1mH三相整流橋——非線性負(fù)載網(wǎng)側(cè)濾波電感L/2mH負(fù)載電容C/550F負(fù)載電阻R/50Q控制邏輯框圖為驗證上述控制策略的有效性和適用性，在Matlab環(huán)境下建立了如所示的弱電網(wǎng)模型。如所示，仿真系統(tǒng)包括交流電網(wǎng)、分布式發(fā)電系統(tǒng)和非線性負(fù)載。其中，分布式發(fā)電系統(tǒng)經(jīng)LC濾波器后通過線路與非線性負(fù)載連接到交流電網(wǎng)PCC處。仿真系統(tǒng)的具體參數(shù)列于表1.仿真系統(tǒng)中，DG注入電網(wǎng)有功電流值設(shè)置為2A.當(dāng)DG運行在僅向電網(wǎng)注入有功功率不進(jìn)（c）0么-5二時間/s諧波補(bǔ)償前波形諧波補(bǔ)償后波形PCC電壓諧波分析諧波次數(shù)電網(wǎng)電流諧波分析行諧波補(bǔ)償模式時，PCC電壓和電網(wǎng)電流波形圖如所示。由圖可以看出，PCC電壓和電網(wǎng)電流都出現(xiàn)了畸變，其中THDDTHDZ分別為4.87%和53.63%.當(dāng)DG運行在同時進(jìn)行有功功率注入和諧波補(bǔ)償模式時，PCC電壓和電網(wǎng)電流諧波得到補(bǔ)償，如所示。為進(jìn)一步分析補(bǔ)償情況，對兩種模式下PCC電壓和電網(wǎng)電流進(jìn)行諧波分析，如和所示。由圖可以看出，THDDTHD，分別為下降到2.12%和3.48%，PCC電壓和電網(wǎng)電流畸變都得到了有效抑制。

　　4結(jié)論本文提出一種基于分布式發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)逆變器的諧波補(bǔ)償控制策略，通過控制分布式發(fā)電系統(tǒng)可以實現(xiàn)既向電網(wǎng)注入有功功率又能補(bǔ)償弱電網(wǎng)諧波的雙重功能。本控制策略利用分布式發(fā)電系統(tǒng)逆變器出口電壓和電流信息間接計算PCC處電壓畸變，并采用電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)雙閉環(huán)控制實現(xiàn)對PCC處電壓和電網(wǎng)電流的諧波補(bǔ)償，同時節(jié)省了在PCC處安裝額外電壓或電流測量裝置的設(shè)備投資?；贛atlab的仿真結(jié)果驗證了所提控制策略的有效性。