不平衡电网电压下多功能光伏并网逆变器的控制策略研究

张嗣祺

江苏省镇江市京口区谏壁供电所 江苏镇江 212006

1 多功能光伏并网逆变器概述

随着全球能源危机和环境污染问题日益严重，充分利用太阳能等可再生能源发电成为了未来发展的趋势。微电网作为分布式发电并入电网的一种有效方式，近年来吸引了越来越多学者的研究。在分布式发电大量接入的同时，微电网中出现了各种各样的电能质量问题，其中谐波污染和无功污染最为常见。光伏发电作为微电网中最普遍的发电形式，由于光伏并网逆变器的拓扑结构与传统有源滤波器的结构相似，为了节约成本，只需要对其控制策略进行研究便可实现对微电网电能质量的治理，把这种具有电能质量治理功能的光伏并网逆变器称为多功能光伏并网逆变器[1]。

2 不平衡电网电压下多功能光伏并网逆变器的控制策略

2.1 不平衡电网电压下的综合控制策略

（1）不平衡电网电压下的新型正负序联合控制策略．传统正负序控制是在dq同步旋转坐标系下分别提取输入电压和反馈电流的正负序分量。为了降低控制的复杂程度，简化系统控制的结构，本文采用一种新型的正负序联合控制方法，在原始dq坐标系的基础上构造一个新的dq坐标系，与传统正负序控制方法相比，该方法只需通过MAF-PLL检测到的正负序分量计算出在新dq坐标系下构造的各分量，就可以得到电流信号[2]。大大减少了系统计算量，优化了系统控制结构。

（2）基于多准PR控制器的综合控制策略。微电网中可能包括一些整流性负载、非线性负载，这些负载会导致谐波、无功电流的产生，严重危害微电网的电能质量。对多功能光伏并网逆变器的补偿控制策略进行研究，可以在输出有功功率的同时，对临近点整流性负载和非线性负载造成的谐波、无功电流进行补偿，达到改善微电网电能质量的目的。

2.2 不平衡电网电压下的协同控制策略

（1）微电网电能质量的综合评估和定制。微电网运行的稳定性和经济性取决于其电能质量，为了实现多功能光伏并网逆变器对微电网电能质量的协同控制，首先需要对微电网电能质量进行综合评估，找到一个性价比较高的评估方案，这具有非常重要的意义。从电网考虑，微电网并入电网的电能价格将逐渐以“按质定价”的方式进行，因此，为了微电网运行的经济性，需要寻找出最佳的评估方法，为微电网的并网电价提供统一的依据，并及时公布电能质量综合评估结果，这样不仅可以提高电力市场的透明度，还可以调动发电方对微电网电能治理的积极性。

总的来说，对微电网电能质量进行彻底治理既不现实也没有必要。于是，有学者提出了微电网电能质量定制的概念，它认为微电网电能质量需要柔性地进行定制，也就是在微电网中采取一些合适的治理方法，使并网点电能质量达到一定的评价指标即可。在对微电网电能质量进行定制之前，需要确定一个微电网电能质量的综合评估策略，随着评估策略的变化，定制方案也随之而变，但是，在某一确定的评估策略下，定制方案将会是最优化的结果[3]。电能质量的综合评估是人们的主观意识，不同的人会有不同的经验和看法，就会产生不同的评价方案和结果，因此，对微电网电能质量的治理应具有灵活和定制的特点。利用多功能光伏并网逆变器进行微电网电能质量的治理，只需改变其控制策略，具有较大的灵活性，能很好的适应电能质量柔性定制的目的。

（2）基于层次分析法的协同控制策略。层次分析法是由T．L．Saaty等人在20世纪70年代提出来的，它将定性和定量结合起来，可以解决一些因需要考虑的因素多而难以选择的问题。例如，生活中，我们在选择旅游目的地时，需要考虑可以参观的景点、费用预算、饮食特点、居住条件以及路线是否拥堵等问题，如何根据这些问题的权重客观地做出最终选择，是层次分析法的核心思想[4]。

当人们遇到很复杂的问题时，往往不能定性地对该问题的各因素进行定量分析，而是靠自己的认知和经验进行选择和判断，随着考虑因素的增多，定性分析的结果越来越不准确和不全面。在这种情况下，采用层次分析法，将所有因素两两之间进行比较和权重，利用两两之间的相对尺度来简化对各因素之间的比较分析。

3 结语

近年来，全球人口不断增长，经济迈入快速发展时代，化石能源作为传统主要能源，人们对它的需求量不断增大，随着人们越来越多地使用化石能源，带来经济效应的同时也造成了大面积环境污染和能源短缺。例如，全球各地出现越来越多的雾霾天气，雾霾空气会严重危害人类的身体健康，而化石能源的燃烧利用是造成雾霾天气的主要原因。因此，考虑到人类的生存环境，开发清洁、可再生能源去替代传统化石能源，已然成为了当今最重要的使命。