【正文】 （），根據(jù)基爾霍夫定律可得： （） （） （） （）由以上各式可得： （） （）一般來說，逆變器的輸出阻抗比負載要小很多，即。所以，在高滲透率光伏發(fā)電系統(tǒng)中，在逆變器的輸出端串接一個并機電感可以對微網(wǎng)環(huán)流起到抑制作用。（1）電壓偏差指標(biāo)IV以 VN 和 VX 分別表示并網(wǎng)系統(tǒng)電壓標(biāo)稱值和實測值，傳統(tǒng)的電壓偏差可以定義為: （）以τV ,u 和τV ,d 分別為電壓上、下偏差指標(biāo)計算值。電壓閃變指標(biāo)的計算表達式為: （） （） （） 基于雷達圖法的電能質(zhì)量評估方法本文提出一種基于雷達圖法的電能質(zhì)量評估方法，定義系統(tǒng)電能質(zhì)量的評估函數(shù)，給出對評估點的定量綜合評估[26]。（2）將每個電能指標(biāo)的權(quán)重轉(zhuǎn)換為角度值qi（i=1，2，3…），然后從圓心處垂直向上以一個單位的長度引第一條線，以此為基礎(chǔ)，以q1為角度轉(zhuǎn)換進行第二條線的繪制，同理畫出其他的線，以O(shè)A ,OB …做標(biāo)記。第3章 光伏發(fā)電與電能質(zhì)量治理裝置的交互影響太陽能因其可再生性，對環(huán)境無污染等一系列優(yōu)點而受到了世界各國的高度重視。不僅如此，通過對電力電子設(shè)備的合理控制，進行無功補償和諧波抑制。與正交，與的相位一致。考慮到光伏發(fā)電的功率輸出波動大，將SVC應(yīng)用于高滲透率光伏發(fā)電系統(tǒng)，需要提高SVC的控制精度和速度。由于PQ控制有電流內(nèi)環(huán)設(shè)計，電流內(nèi)環(huán)控制器的輸入信號有檢測到的SVC接入點的諧波信號和本地負載的信號疊加而成，并使逆變器按照PQ設(shè)定的指令供電的同時發(fā)出諧波補償電流，消除SVC和本地負載產(chǎn)生的諧波，彌補SVC的不足。傳統(tǒng)PI算法對每個采樣點進行積分，定義控制器的輸出為V，控制器的輸入為Ve， Ki為積分常數(shù)，Kp為比例增益。(b)中，為了使電壓波形的畸變更加嚴重，增加了非線性負載。針對兩者的優(yōu)缺點，本文提出一種DSTATCOM與光伏發(fā)電的聯(lián)合控制系統(tǒng)，由光伏微源提供大容量分級的無功調(diào)節(jié)，DSTATCOM進行小容量連續(xù)的無功調(diào)節(jié)，從而使得光伏微源承擔(dān)更多的責(zé)任，并進一步提高供電質(zhì)量。從而使得該聯(lián)合系統(tǒng)能對無功進行無極連續(xù)補償。然后光伏微網(wǎng)控制器采用PQ控制策略來使光伏微網(wǎng)提供分級的無功功率，模糊PI解耦控制其產(chǎn)生PWM信號來控制DSTATCOM的輸出無功容量。 仿真驗證為了驗證該聯(lián)合控制模式在維持系統(tǒng)電壓穩(wěn)定的有效性，使用PSCAD進行仿真計算，建立并網(wǎng)模式下光伏電源和DSTATCOM聯(lián)合控制仿真模型，負載采用恒功率模型。由仿真Qn2可以看出，DSTATCOM可迅速對電壓跌落作出響應(yīng)。列出了兩種典型的電能治理裝置SVC和DSTATCOM與光伏電源的優(yōu)化配置及交互影響。（1）集中控制方式 由總控制單元發(fā)出包含頻率和相位信息的同步信號，多個光伏微源利用鎖相環(huán)電路來保證其輸出與總控制單元產(chǎn)生的同步信號同步。在這種控制方式下，若主控制單元出現(xiàn)故障，可以切換另一個控制單元作為控制器來完成并聯(lián)控制功能。這種控制方式在已有的逆變器基礎(chǔ)上增加了一個獨立的并聯(lián)控制單元，能很好的實現(xiàn)同步和均流，但是當(dāng)這個總控制單元出現(xiàn)故障無法工作時，其他各個單元也就不能實現(xiàn)并聯(lián)運行。微網(wǎng)環(huán)流使得負載功率不能均分，嚴重時會威脅到系統(tǒng)的安全運行。經(jīng)過專家推理系統(tǒng)的計算，在電壓跌落發(fā)生時，通過調(diào)整，使得PQ控制的光伏電源發(fā)出大容量無功功率，如仿真Qn1所示；而DSTATCOM可以立即退出極限狀態(tài)，只進行小范圍內(nèi)的精細無功調(diào)節(jié)，如仿真Qn2所示，從U_ref和Upcc可以看出，電壓補償效果優(yōu)于前者。系統(tǒng)在初始狀態(tài)時，光伏系統(tǒng)總的輸出有功功率為550kW，總的有功負荷為500kW，無功負荷為300kvar。級數(shù)增減以參數(shù)的正負來表示。 聯(lián)合系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)圖，系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上分成了三層：決策處理級，智能控制級和執(zhí)行級。 聯(lián)合系統(tǒng)補償容量原理圖。（a）傳統(tǒng)PI控制下SVC補償效果（b）優(yōu)化遞推積分PI控制SVC和濾波設(shè)計并網(wǎng)逆變器聯(lián)合控制下補償效果 仿真結(jié)果由此可見，在優(yōu)化遞推積分PI控制SVC和具有濾波功能的并網(wǎng)逆變器聯(lián)合控制下，系統(tǒng)具有更優(yōu)良的穩(wěn)定電壓能力和無功補償能力。通過該準(zhǔn)則可以得到維持電壓穩(wěn)定的最優(yōu)的比例、積分參數(shù)值。影響了SVC的跟蹤速度，控制器就很難滿足快速跟蹤和抑制擾動的需要。單調(diào)諧的無源濾波器是在SVC電容器上串聯(lián)電抗器構(gòu)成，提供有級差的無功功率。一般只要接入點的電壓可以維持在一個額定值，并不一定要與電源電壓相等，即，此時補償器所吸收無功功率 （）即一臺無功容量為的無功補償器，可以調(diào)節(jié)的系統(tǒng)電壓范圍為 （）綜上所述，在光伏發(fā)電系統(tǒng)中加裝無功補償裝置，通過調(diào)節(jié)無功容量，就可以調(diào)節(jié)公共連接點的電壓，使其維持在一個額定值。光伏電源、。 高滲透率下光伏并網(wǎng)需配備電能質(zhì)量治理裝置大比例分布式光伏電源的并網(wǎng)必然會使配電系統(tǒng)出現(xiàn)很多與電能質(zhì)量相關(guān)的獨特問題。大比例光伏電源并網(wǎng)會給配電系統(tǒng)帶來擾動，從而會造成供電電壓不穩(wěn)定、諧波污染、三相電壓不平衡以及無功功率不平衡等電能質(zhì)量方面的問題。面積一定時，周長越小，說明各個指標(biāo)所對應(yīng)的量趨于相等，評估對象各方面發(fā)展協(xié)調(diào)；周長越長，則可得出相反的結(jié)論。可以定義統(tǒng)一型頻率偏差指標(biāo)為: （） （） （）（3）三相不平衡指標(biāo)IB定義IB ,a , IB ,b , IB ,c, (α= a ,b ,c)分別為光伏逆變器與配電連接點處的 a ,b ,c 三相不平衡度的統(tǒng)一型指標(biāo)計算值；τB ,L和τB ,a分別為三相不平衡度的指標(biāo)限值和實測值。 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量綜合評估方法在光伏系統(tǒng)并網(wǎng)過程中，因為光伏發(fā)電量會受到光照強度、溫度等一系類不可預(yù)測的因素以及光伏系統(tǒng)中電力電子器件的影響，在光伏系統(tǒng)在并網(wǎng)點處注入的電能，有可能給配網(wǎng)帶來電能質(zhì)量的影響。假設(shè)此時微源1輸出的視在功率為,則: （）所以 （） （）由以上兩式易知，因環(huán)流產(chǎn)生的有功和無功隨兩微源幅值差增大而增大，隨相位差增大而增大。由于儲能裝置是在微網(wǎng)出現(xiàn)功率缺失的情況下才輸出能量，為便于分析其環(huán)流特性，這里假設(shè)此時光伏微網(wǎng)處于孤島運行狀態(tài)，與配電網(wǎng)斷開連接，并且能夠滿足內(nèi)部負荷要求。并網(wǎng)逆變器一般都具備了負載過壓和欠壓保護功能。孤島狀態(tài)下的光伏發(fā)電系統(tǒng)具有很大的危害性，會產(chǎn)生嚴重的后果[23]。逆變器從并網(wǎng)模式向獨立模式切換。必須存在一個緩沖的儲能單元，在光伏輸出不足時候，補償其功率缺額；而光伏出力大于負荷需求時，又可以盡可能的儲存這部分超額的能量，提高光伏發(fā)電的效率。發(fā)展三相逆變器技術(shù)，降低對電網(wǎng)三相不平衡度的影響。但若疊加背景諧波后，并網(wǎng)點的諧波分量有可能接近或超過相關(guān)規(guī)定。但是，隨著光伏發(fā)電在配電網(wǎng)系統(tǒng)的滲透率增加，多個諧波源疊加造成的諧波含量會嚴重影響電能質(zhì)量，不僅如此，多個諧振源還有可能在系統(tǒng)內(nèi)激發(fā)高次諧波的功率諧振。 （）由式（）可得， （）考慮單個光伏電源的情況，當(dāng)分布式光伏電源未全容量運行時，電壓變化率最大。從而，電網(wǎng)電壓的調(diào)整難度加大，調(diào)節(jié)不好會導(dǎo)致電壓偏差、電壓波動和閃變等問題的發(fā)生[21]?？偨Y(jié)和展望，介紹了本論文研究的特點和創(chuàng)新之處，對本文進行了總結(jié)和展望，指出進一步研究工作的重點和方向。SVC和增加濾波功能的并網(wǎng)逆變器設(shè)計可同時抑制并網(wǎng)節(jié)點處的電壓波動和補償負載和TCR產(chǎn)生的諧波，提高了光伏并網(wǎng)電能質(zhì)量，實現(xiàn)高品質(zhì)供能。揭示了高滲透率下光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)特殊電能質(zhì)量問題，提出一種電能質(zhì)量評估方法，深入研究了光伏發(fā)電與電能質(zhì)量治理裝置的交互影響以及多逆變器并網(wǎng)控制方法，關(guān)注系統(tǒng)整體電能質(zhì)量，以保障高滲透率光伏分布式發(fā)電供能系統(tǒng)運行的安全性、經(jīng)濟性和可靠性。文獻[17]設(shè)計了采用電流脈寬調(diào)制調(diào)節(jié)方法的電壓型逆變控制器，其核心采用含有電流電壓波動前饋補償?shù)碾p環(huán)串級PI結(jié)構(gòu)，有功、無功可以分開獨立調(diào)節(jié)。逆變器根據(jù)所采用的電力電力技術(shù)的不同而產(chǎn)生不同水平的諧波，在高滲透率的環(huán)境下，系統(tǒng)的諧波水平也會上升，可能導(dǎo)致電力系統(tǒng)設(shè)備的損毀。文獻[11]在具有無功補償功能的單級三相光伏并網(wǎng)逆變器的基礎(chǔ)上，提出了一種將逆變器的有功和無功分開獨立控制，而將最大功率跟蹤與有功擾動綜合控制的孤島檢測方案。國內(nèi)很多高校如天津大學(xué)、合肥工業(yè)大學(xué)、西安交通大學(xué)、華中科技大學(xué)等以及南方電網(wǎng)都開展了高滲透率下微網(wǎng)與配電網(wǎng)相互作用機理研究、分布式儲能對微網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的作用機理、含微網(wǎng)配電系統(tǒng)的規(guī)劃、微網(wǎng)及含微網(wǎng)配電系統(tǒng)的保護原理與技術(shù)、并網(wǎng)控制及多分布式電源協(xié)調(diào)控制、微網(wǎng)經(jīng)濟運行理論與能量管理等的研究。國內(nèi)引進了多條太陽能電池生產(chǎn)線和多臺太陽能電池生產(chǎn)設(shè)備。日本于1992年就啟動了新陽光計劃，2003年日本光伏組件生產(chǎn)占世界的50%，世界前十大廠商有4家在日本[9]。因此，在分布式光伏發(fā)電大量引入配電網(wǎng)的條件下，揭示高滲透率下光伏電源并網(wǎng)系統(tǒng)的特殊電能質(zhì)量問題機理，建立相應(yīng)的評價指標(biāo)和評估方法，研究電能質(zhì)量的綜合控制方法及相應(yīng)的新設(shè)備，對實現(xiàn)含大比例光伏微網(wǎng)的配電網(wǎng)穩(wěn)定供能，保障其在復(fù)雜工況下安全高效運行有十分重要的意義。光伏發(fā)電能量的傳遞和轉(zhuǎn)換都是建立在電力電子技術(shù)的基礎(chǔ)上，大規(guī)模的光伏電源并網(wǎng)使得大量的電力電子轉(zhuǎn)換器引入到電力系統(tǒng)中，隨著電力電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用和發(fā)展，大量的非線性負載也加入到了供電系統(tǒng)中，因此，大規(guī)模光伏發(fā)電的引入會對電力系統(tǒng)造成嚴重的污染，產(chǎn)生更為嚴重的電能質(zhì)量問題[5]。2008年中國光伏安裝總量是40MW，累計安裝總量只有140MW，而2009年全年安裝量就有160MW。歐美許多國家已經(jīng)對分布式發(fā)電方式開展科學(xué)研究，我國近年來也對分布式發(fā)電展開了一些基礎(chǔ)性的研究。具有資源豐富，不受地域限制等優(yōu)點，受到世界能源專家們的青睞，成為21世紀最重要的能源之一。本世紀初的世界能源調(diào)查報告中顯示：，天然氣還可采61年，煤炭還可采227年。 Photovoltaic。本文對電能質(zhì)量治理裝置與光伏發(fā)電裝置的交互影響進行了研究，對配置典型的電能質(zhì)量治理裝置如SVC、DSTATCOM的光伏發(fā)電系統(tǒng)進行了控制方法的研究和仿真分析。傳統(tǒng)的不可再生能源如煤炭、石油等日趨減少，總歸會枯竭，而且傳統(tǒng)能源的使用會帶來嚴重的環(huán)境污染。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本學(xué)位論文屬于保密□，在______年解密后適用本授權(quán)書。因此，研究高滲透率下光伏發(fā)電系統(tǒng)的電能質(zhì)量問題及其綜合治理方法對保障電力系統(tǒng)的安全運行具有十分重要的意義。本文詳細介紹了控制器的軟硬件設(shè)計、人機界面的搭建、逆變器系統(tǒng)研制以及光伏陣列的構(gòu)建。 課題研究的背景及意義能源是人類賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，是世界經(jīng)濟的命脈。依靠科技進步，大規(guī)模的開發(fā)利用可再生清潔能源成為解決能源緊缺的必然途徑。環(huán)保、高效、靈活的分布式發(fā)電方式已經(jīng)被世界各國所重視。約占全球的1/2。少量的分布式發(fā)電并網(wǎng)對整個電網(wǎng)系統(tǒng)的影響不大。雖然大規(guī)模光伏發(fā)電的引入給系統(tǒng)帶來了很多的危害，引進大量諧波，造成系統(tǒng)擾動，導(dǎo)致系統(tǒng)電能質(zhì)量惡化，但是分布式光伏電源也能改善電能質(zhì)量[7]。國外發(fā)達國家掀起了發(fā)展并網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的高潮。我國太陽能電池的研究始于1958年，1959年研制成功第一個有實用價值的太陽能電池，1979年開始生產(chǎn)單晶硅太陽能電池。近年來，光伏工業(yè)產(chǎn)量增加、轉(zhuǎn)換效率提高、成本降低，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大，呈現(xiàn)穩(wěn)定發(fā)展的趨勢，可以預(yù)料，隨著太陽能電池成本的下降，技術(shù)的進一步發(fā)展和市場的拓展，太陽能光伏發(fā)電技術(shù)將進入大規(guī)模的發(fā)展時期。文獻[10]研究了光伏陣列的輸出特性，并在此基礎(chǔ)上開展了最大功率點跟蹤控制的理論和仿真研究，能最大限度的利用太陽能，并且保持系統(tǒng)穩(wěn)定，表現(xiàn)出良好的動態(tài)特性。傳統(tǒng)的電能質(zhì)量治理方法也需要改進。改變逆變器的控制策略，可以提高逆變器輸出電能質(zhì)量。孤島運行時，光伏模塊單獨運行供電。在指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，本文提出了一種基于雷達圖法的電能質(zhì)量綜合評估方法。項目組根據(jù)并網(wǎng)運行的條件和功能要求，自主研制了2kW的單相光伏并網(wǎng)逆變器。 大功率光伏并網(wǎng)對配電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響（1）對電網(wǎng)電壓的影響 太陽能發(fā)電受外界環(huán)境如日光照射的影響較大，具有間歇性，發(fā)電量也有波動。由圖估算如下： （）在上式中，并網(wǎng)接入點短路容量為，光伏電源注入的功率變化為，光伏微源功率因數(shù)角，電網(wǎng)等效阻抗為， 接入點電壓U，從接入點看入的電網(wǎng)阻抗角為。由此可知，系統(tǒng)短路容量的變化可以用來表征電壓強度的變化。目前并網(wǎng)型逆變器配置有高性能濾波電路，使得逆變器交流輸出的電能質(zhì)量較高，對電網(wǎng)質(zhì)量不會造成大的污染。由此可見，逆變器自身的輸出不平衡和大比例的單相光伏電源對各相出力不均勻?qū)е铝穗娋W(wǎng)的三相不平衡。（5）光伏并網(wǎng)注入的直流分量對電網(wǎng)的影響光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是由直流電經(jīng)逆變之后轉(zhuǎn)換為交流電并入電網(wǎng)的，尤其是當(dāng)無隔離變壓器而與電網(wǎng)直接相連時，會向電網(wǎng)注入直流分量。 并網(wǎng)離網(wǎng)模式切換帶來的電能質(zhì)量問題 逆變器在并網(wǎng)工作時采用電流型控制模式，控制進網(wǎng)電流的大小；而在