多源微网暂态谐波特性分析与全局最优抑制

多源微网的高渗透为公网提供了有力补充和有效支撑，是未来电力系统的发展趋势之一。本项目研究高渗透率下，微网在退、并网过程中产生的暂态谐波，特别是暂态谐波的产生机理和特征，探讨微源作为谐波电源和非线性负载时的谐波产生过程；深入分析微网谐波特征，建立多源微网谐波频谱分布和变化的一般性规律；研究包含不同典型微源的微网受自身暂态谐波的影响，推导各微源之间的相互依存关系和保证微网及公网各节点安全稳定运行的微网准入规则，建立起暂态谐波对微网自身影响的评估模型；探讨适用于暂态谐波的快速检测和基于微源的全局最优谐波消除方法，达到微网退、并可靠性及提高电能质量的目的。本项目研究成果将有效改善微网退、并网过程中的谐波污染，为微网的应用提供了质量保证，有利于我国微网系统的发展，同时还可以带动电力电子技术、电力设备制造业的发展。本项目研究成果可直接应用于电力系统，特别是军事、金融等重要领域，保证国防安全和社会稳定。

为了将微网和公网有机结合，发挥二者的优势，补足二者的不足，对微网的退、并网研究至关重要。微网退、并网对电力系统带来的影响主要体现在两个方面，一是电压波动与闪变、二是谐波污染。由于微网内部含有大量电力电子器件，且微源本身具有间歇性和不稳定性的特点，使得微网内部谐波非常复杂，带来严重的谐波污染。特别是在微网退、并网过程中，很可能由于微网与公网的相互影响，造成谐波放大，损坏电力设备，严重情况还会威胁到电力系统的安全稳定运行。.为了解决微网的电能质量问题，本项目根据立项申请书中的主要研究内容，研究了：.（1）风电和光伏的谐波产生机理，项目组认为风速的不稳定性会使逆变器的输出电压包含大量的直流分量、负序分量和低频谐波分量，采用惯用的L和LC滤波器难以有效滤除；从理论上推导了光伏电源逆变器的输出包含大量的3次谐波，其幅值与光伏系统的容量和逆变器直流侧电容值有关，光伏系统容量越大，其3次谐波含量越大，直流侧电容越大，其3次谐波含量越小。.（2）微网谐波特征，项目组认为微网并网逆变器输出电流中主要包含3次谐波，3 次谐波分量是由直流侧电容两端波动电压经正序开关函数调制反射到输出端的结果。.（3）制定了保证微源可靠工作的准则，项目组认为多源微网中，微源并网逆变器的大量存在构成了多逆变器环境，微网内能源形式多样、等效输出阻抗和额定容量也有差异，外特性的差异使得多逆变器环境下各微源之间出现干扰，为此改进了下垂控制中的运行范围，保证了微源的可靠工作。.（4）谐波检测方法，项目组认为谐波检测的实时性对控制方法有重要的影响，为此设计了基于自适应低通滤波器的FBD检测算法，克服了延时影响。.（5）微源并网控制技术，项目组设计了一种新型基于LCL滤波器的单相光伏并网控制策略，由电压环、功率环和电容电流环组成，电压环确保并网逆变器直流侧电压稳定，功率环实现光伏并网电流的无静差和功率因数控制，电容电流环可提高控制系统的动态性能和谐振抑制能力。.（6）样机研制，项目组在实验室搭建了风光互补微网模型，验证了所提出研究成果的有效性。.根据研究结论，项目组发表了8篇学术论文，申请了5项专利（其中1项已授权，4项处于公示期），登记了2项软件著作权，培养了4名博士研究生，3名硕士研究生。