第1章 绪 论
在过去的十几年内，以可再生能源（太阳能、风能、生物质能等）和清洁燃料（主要是天然气）为基础的分布式发电获得了长足的发展，作为智能电网中关键技术之一的分布式发电具有高效、经济、灵活、环保等优点，但太阳能、风能等可再生能源具有间歇性、随机性等缺点。DG接入中低压配电网向负荷提供电能，随着配电网中DG 接入数量的增加渗透率提高，使传统电网受到很大的挑战。为充分发挥分布式发电的优势，解决其并网产生的问题微电网的概念被提出[5-8]。作为智能配电网的重要组成部分，相对于传统配电网，微电网既可以并网运行也可以离网孤岛运行，是实现配电网由被动到主动的一种有效方式。微电网中由多种分布式电源、电力电子电能变换装置、可控负载、储能装置等构成，同时也采用了先进的电力技术、信息技术和控制技术等多种技术，这也导致了微电网管理控制的复杂性[5,9]。微电网不仅具有分布式电源本身带来的技术效益，而且还具有高可靠性、灵活性、经济高效性。在某些情况下微电网具有显著的优势， 2011年日本9.0级强烈地震后的电力恢复过程中，在其他电网无法供电的情况下微电网却能不间断的向重要负荷供电[10]。尽管微电网具有明显优势，但由于现有国内外关于微电网的理论和关键技术的研究还不够成熟完善，微电网的特点还未充分体现出来。与欧美以及日本等发达国家相比，我国在微电网相关技术领域的研究还存在差距，许多问题还未得到有效解决，还需要对若干关键技术进行深入系统的研究。
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第2章 微电网结构与控制及电能质量影响分析
2.1 引言
本章主要内容：分析微电网结构及其系统级控制和微电源级控制方法，针对滤波电感和电网感抗对现有基于 dq-PI 解耦功率控制（PQ 控制）的影响，研究采用功率、电流全解耦微网变流器 PQ控制策略提高系统性能；建立微电网诺顿等效模型，基于等效模型对影响微电网电能质量的主要因素电压扰动和谐波谐振进行分析。深入分析微电网与配电网间谐波谐振交互机理，以及电网电压不平衡对微网变流器运行的干扰，为后续章节开展微网变流器提高抗扰动性能的控制策略研究以及对电能质量问题的解决奠定基础。
2.2 微电网结构与控制策略
本文采用的是如图2-1所示的一种典型的低压微电网结构[44]，该微电网包括3个微电源、整流负载、感性负载、三相阻性负载和单相阻性负载构成。DG1 为风力发电电源，DG2、DG3为光伏电源。微电网为低压 400V电压等级，频率 50Hz。微电网与配电网在 PCC 处通过静态转换开关（Static Transfer Switch，STS）并网联接。相对于配电网，微电网可以看作为一个可控的电能子系统，当大电网出现故障超过规定时间或微电网主动实现计划断网时，通过控制 STS 断开实现微电网进入孤岛运行状态，其运行模式切换过程如图 2-2所示，在某些情况下可以采取措施通过补偿电压故障，使微电网保持并网运行确保微电网内重要负荷正常工作，使其不受电网故障影响。
第3章 改善微电网电能质量的储能 VSC 多目标控制 ............................ 32
3.1 引言 .................................. 32
3.2 微网储能多功能变流器系统结构 .................................. 32
3.3 多目标控制参考电流合成方法 ......................................... 33
第4章 基于储能电源 DFL-VSC 的微电网电能质量控制 ......................... 54
4.1 引言 ........................... 54
4.2 低压配电网与微电网电能质量交互影响分析 ................................. 54
4.3 储能电源接口双四桥臂变流器结构分析 ...................................... 56
第5章 非理想电压条件下微网变流器 PQ控制 ......................... 84
5.1 引言 .......................... 84
5.2 LCL 微网变流器结构及数学模型 ...................... 84
5.3 电网电压不平衡条件下控制目标分析 ....................... 86
第5章 非理想电压条件下微网变流器PQ控制
5.1 引言
因此，有必要研究能克服非理想微电网电压影响的高性能控制技术，提高控制效果。此外，由于不平衡和谐波电压扰动对微网变流器产生干扰，以及系统电感等参数可能存在的变化也会导致系统性能下降，因此系统在参数设计时应考虑这些因素对系统运行性能的影响。为满足微网变流器控制性能要求，确保微网变流器在非理想条件下可靠运行，需要研究合理的系统参数设计方法。 综合以上，为克服电网电压不平衡、谐波畸变等影响，本章针对 LCL 微网变流器，研究更为有效的控制策略以提高其运行性能。结合微网电压前馈和电容电流反馈提出基于PVPI控制的新型PQ控制策略，抑制输出功率波动和改善输出电流质量。针对电压干扰和电网感抗等参数波动的影响，以及考虑系统的复杂性导致的参数设计困难，提出考虑系统鲁棒性的电流闭环简化参数设计方法。
5.2 LCL 微网变流器结构及数学模型
本章对比分析了 LCL 有源阻尼与无源阻尼方法，推导出电容电流反馈与电阻并联无源阻尼的等效性。为消除电压谐波及突变的影响提高微网变流器的运行性能，结合电压比例前馈控制和电容电流反馈阻尼控制，提出了基于 PVPI 的微网PQ 控制策略。提出的控制策略有效抑制了电压不平衡、谐波畸变的影响，改善了微网变流器输出并网电流质量，提高了系统在非理想电网条件下的可靠运行能力。针对不平衡和谐波电压扰动对微网变流器产生干扰，系统电感等参数变化，以及系统反馈系数和控制器参数较多，难于设计等问题对系统参数设计过程的影响，提出了一种考虑系统鲁棒性的控制系统参数简化设计方法。实验结果证明了提出的控制策略和参数设计方法有效。
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结 论
本文以提高微电网电能质量，使其可靠高效稳定运行为目标，分别对储能电源接口变流器多目标控制策略、SC 储能电源双四桥臂变流器(MGPQC)及其协调控制策略、提高微网变流器运行性能的控制策略等电能质量主动控制技术进行了深入研究。论文完成的工作和结论如下：
（1）对比分析了现有三种微网变流器 PQ 控制策略，考虑电感参数的影响，采用一种基于两相静止坐标下 PR 控制的完全解耦控制新型 PQ控制策略，该策略提高了控制系统性能；基于诺顿等效电路建立了微电网等效模型，在此基础上深入分析了电网电压不平衡对微网变流器运行的干扰，以及微电网与配电网间谐波谐振交互机理。上述结果为后续研究微电网电能质量控制问题奠定了基础。
（2）针对微电网与配电网 PCC 处功率波动和电流质量问题，从提高储能电源系统利用率入手，实现了具有电能质量主动治理功能的储能系统多目标控制。采用全补偿控制策略，使储能系统在输出功率的基础上实现对功率波动、无功、电流三相不平衡、谐波等电能质量问题的全频段补偿；基于 PVPI控制实现对电能质量问题的分频选择控制。该控制策略充分利用了储能电源及其接口变流器的特点对电能质量扰动进行补偿，使微电网发挥自身优势实现了高效稳定运行。
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参考文献（略）