不平衡電網電壓下多功能光伏并網逆變器的控制策略研究

張嗣祺

江蘇省鎮江市京口區諫壁供電所 江蘇鎮江 212006

1 多功能光伏并網逆變器概述

隨著全球能源危機和環境污染問題日益嚴重，充分利用太陽能等可再生能源發電成為了未來發展的趨勢。微電網作為分布式發電并入電網的一種有效方式，近年來吸引了越來越多學者的研究。在分布式發電大量接入的同時，微電網中出現了各種各樣的電能質量問題，其中諧波污染和無功污染最為常見。光伏發電作為微電網中最普遍的發電形式，由于光伏并網逆變器的拓撲結構與傳統有源濾波器的結構相似，為了節約成本，只需要對其控制策略進行研究便可實現對微電網電能質量的治理，把這種具有電能質量治理功能的光伏并網逆變器稱為多功能光伏并網逆變器[1]。

2 不平衡電網電壓下多功能光伏并網逆變器的控制策略

2.1 不平衡電網電壓下的綜合控制策略

（1）不平衡電網電壓下的新型正負序聯合控制策略．傳統正負序控制是在dq同步旋轉坐標系下分別提取輸入電壓和反饋電流的正負序分量。為了降低控制的復雜程度，簡化系統控制的結構，本文采用一種新型的正負序聯合控制方法，在原始dq坐標系的基礎上構造一個新的dq坐標系，與傳統正負序控制方法相比，該方法只需通過MAF-PLL檢測到的正負序分量計算出在新dq坐標系下構造的各分量，就可以得到電流信號[2]。大大減少了系統計算量，優化了系統控制結構。

（2）基于多準PR控制器的綜合控制策略。微電網中可能包括一些整流性負載、非線性負載，這些負載會導致諧波、無功電流的產生，嚴重危害微電網的電能質量。對多功能光伏并網逆變器的補償控制策略進行研究，可以在輸出有功功率的同時，對臨近點整流性負載和非線性負載造成的諧波、無功電流進行補償，達到改善微電網電能質量的目的。

2.2 不平衡電網電壓下的協同控制策略

（1）微電網電能質量的綜合評估和定制。微電網運行的穩定性和經濟性取決于其電能質量，為了實現多功能光伏并網逆變器對微電網電能質量的協同控制，首先需要對微電網電能質量進行綜合評估，找到一個性價比較高的評估方案，這具有非常重要的意義。從電網考慮，微電網并入電網的電能價格將逐漸以“按質定價”的方式進行，因此，為了微電網運行的經濟性，需要尋找出最佳的評估方法，為微電網的并網電價提供統一的依據，并及時公布電能質量綜合評估結果，這樣不僅可以提高電力市場的透明度，還可以調動發電方對微電網電能治理的積極性。

總的來說，對微電網電能質量進行徹底治理既不現實也沒有必要。于是，有學者提出了微電網電能質量定制的概念，它認為微電網電能質量需要柔性地進行定制，也就是在微電網中采取一些合適的治理方法，使并網點電能質量達到一定的評價指標即可。在對微電網電能質量進行定制之前，需要確定一個微電網電能質量的綜合評估策略，隨著評估策略的變化，定制方案也隨之而變，但是，在某一確定的評估策略下，定制方案將會是最優化的結果[3]。電能質量的綜合評估是人們的主觀意識，不同的人會有不同的經驗和看法，就會產生不同的評價方案和結果，因此，對微電網電能質量的治理應具有靈活和定制的特點。利用多功能光伏并網逆變器進行微電網電能質量的治理，只需改變其控制策略，具有較大的靈活性，能很好的適應電能質量柔性定制的目的。

（2）基于層次分析法的協同控制策略。層次分析法是由T．L．Saaty等人在20世紀70年代提出來的，它將定性和定量結合起來，可以解決一些因需要考慮的因素多而難以選擇的問題。例如，生活中，我們在選擇旅游目的地時，需要考慮可以參觀的景點、費用預算、飲食特點、居住條件以及路線是否擁堵等問題，如何根據這些問題的權重客觀地做出最終選擇，是層次分析法的核心思想[4]。

當人們遇到很復雜的問題時，往往不能定性地對該問題的各因素進行定量分析，而是靠自己的認知和經驗進行選擇和判斷，隨著考慮因素的增多，定性分析的結果越來越不準確和不全面。在這種情況下，采用層次分析法，將所有因素兩兩之間進行比較和權重，利用兩兩之間的相對尺度來簡化對各因素之間的比較分析。

3 結語

近年來，全球人口不斷增長，經濟邁入快速發展時代，化石能源作為傳統主要能源，人們對它的需求量不斷增大，隨著人們越來越多地使用化石能源，帶來經濟效應的同時也造成了大面積環境污染和能源短缺。例如，全球各地出現越來越多的霧霾天氣，霧霾空氣會嚴重危害人類的身體健康，而化石能源的燃燒利用是造成霧霾天氣的主要原因。因此，考慮到人類的生存環境，開發清潔、可再生能源去替代傳統化石能源，已然成為了當今最重要的使命。