电能质量治理的发展趋势
人气：1633次发表时间：2014-03-13
近年来，电能质量控制技术的发展非常迅速，主要体现在以下几个方面。
1.电能质量控制的基础理论研究方面
(1) 畸变波形下电能质量含义的研究。
(2) 电能质量的界定方法与评价体系的研究。
(3) 各功率成分的定义及物理意义的研究。
2.电能质量的检测及应用仪器和设备方面
(1) 研究不同干扰条件下电能质量的科学测量方法及相应的监测仪器和设备。
(2) 针对各种电能质量指标均应有合理的计算分析方法，特别是针对不同干扰源的预测计算方法及其误差的估算等。
(3) 建立电能质量指标计算分析程序和数据库，及建立电能质量控制装置的系统仿真模型。
3.采用数字化控制技术方面
(1) 可实现程序控制，改变控制方法或计算方法不必改变控制电路。
(2) 可提高系统稳定性、可靠性和灵活性，同时系统一般可不受温度影响。
(3) 数字化控制装置的重复性好、调试方便、便于批量生产。
(4) 易于实现并联运行和智能化控制。
4.柔性交流输电技术与柔性交流配电技术的发展与融合方面
基于电力电子技术的柔性交流输电技术(FACTS)与直接服务于用户的柔性交流配电技术(DFACTS)相融合，不仅能加强交流输电系统的可控性和增大其电力传输能力，而且能加强供电的可靠性和提高电能质量。
5.非电力电子技术电能质量控制器的发展方面
采用非电力电子技术手段提高电能质量，包括应用新的拓扑改进电路结构，采用新的材料开发新器件等。
二、静止同步补偿器(STATCOM)应用趋势和前景展望
STATCOM是一种基于大容量变流器技术的动态无功补偿设备，结合自身技术特点与输电系统的需求，STATCOM在输电系统中的应用有如下趋势。
（1） 开关器件以IGBT为主。从使用的开关器件来看，已由最初的强迫换相晶闸管、GTO发展到IGBT、IGCT等高性能复合器件。IGBT 器件近年来发展最快，虽然存在着器件串联等技术难题，但良好的性能已成为IGBT器件应用的显著优势。
(2) 主回路向链式结构发展。虽然目前的STATCOM工程仍以多重化结构为主，但其承受系统不平衡能力有限，无法满足输电系统稳定运行的要求，限制了它在输电系统的推广应用;而链式结构的STATCOM具有分相可控，有利于解决系统的相间不平衡，无需多重化变压器，避免复杂的IGBT串联技术，易实现模块化等显著优点，已经成为大容量STATCOM结构发展的方向之一。
(3) 采用压接IGBT串联技术。
采用压接IGBT串联技术可大幅提高STATCOM装置的集成度。与目前常用的焊接IGBT不同，压接IGBT结构紧凑，使用寿命长，特别是使用中一旦出现损坏失效呈现短路特性，无需复杂的旁路技术，不会影响其他器件的运行，非常适合工程应用。该技术的突破为高集成度大容量STATCOM装置的开发提供了可能。
(4) 方案设计向可移动化方向发展。与同容量SVC相比，STATCOM更便于做成移动式，可以向系统紧急需要无功的地点快速转移、安装和投入运行，满足系统重新布置无功补偿装置的要求，这也成为STATCOM技术的发展趋势之一。
(5) STATCOM技术向标准化方向发展。目前，STATCOM技术领域缺乏统一的标准规范，不利于技术的推广应用。STATCOM技术的标准化是工程化的必然趋势。
目前STATCOM拓扑结构的研究热点在于模块化多电平变流器和静止同步补偿器与变压器进行一体化设计方面。控制算法研究热点主要在于链式拓扑的电压平衡控制、非理想电网情况下的控制策略以及在风力发电系统中的应用。
三、静止式动态无功补偿装置(SVC)应用趋势和前景展望
近20年来，世界各地发生的由电压不稳定和电压崩溃引发的大面积停电事故引起了各国的高度重视，这些事故都促使人们采取各种措施以维持电网稳定。
采用静止无功补偿器(SVC)是解决上述问题的有效措施之一。SVC技术在全世界的输配电系统中得到了广泛应用，它在提高电网稳定性以及改善配电系统的电能质量等方面发挥了重要作用，是目前各国普遍采用的先进实用技术，可作为电力系统的战略防御手段。
基于TCR的SVC，虽然能够快速抑制电压波动，节约能源，平滑的控制无功负荷的允许波动，但波形呈锯齿形，是一个很大的谐波源，而且还必须和FC同时运行，这些缺点限制了它的发展。
近几年，俄罗斯、乌克兰、中国和巴西开始使用磁控电抗器(Magnetically
Controlled Reactor-MCR)。磁控电抗器与TCR不同，可控硅元件的功率和工作电压仅为电抗器额定功率和电压的0.5%左右，与普通双绕组变压器相似。现代电网的无功补偿，正向着优化、动态和平滑调节方向发展，用基于MCR的SVC改造和建设电网的无功补偿，是提高电网电压质量，降低线损，提高电网稳定水平的积极、有效、可行的措施，有着广阔的发展前景。
四、无源滤波器(PPF)应用趋势和前景展望
无源滤波器是目前应用最为广泛的电网谐波治理装置，随着科学技术的不断发展，由无源滤波器和有源滤波器结合组成的混合型滤波器(Hybrid Active Power Fiher 简称HAPF)也慢慢进入到实际工程应用领域，它兼顾了无源滤波器成本低和有源滤波器性能好的优点，具有很好的发展前景。
并联型APF和并联LC滤波器组合成的并联混合型APF，由Takeda等人于1987年提出。该结构中，LC滤波器承担大部分谐波和无功电流补偿的任务，APF的作用是改善整个系统的性能以及抑制LC与电网阻抗之间可能发生的谐振。H.Fiijita等人于1990年提出的APF与LC滤波器串联，再并联到电网的并联混合型APF。该结构中，谐波和无功电流主要由LC滤波器补偿，而APF通过注入谐波电压使得LC支路对谐波呈现低阻抗，从而改善LC滤波器的滤波特性，克服LC滤波器易与电网阻抗发生谐振的缺点。这种拓扑结构存在的不足是补偿的无功电流将通过稱合变压器流入APF，故不适用于同时补偿大容量无功和谐波的场合。F.Z.Peng等人于1988年提出的串联混合型APF拓扑结构。该结构中，APF对基波呈现低阻抗，但对谐波呈现高阻抗，迫使谐波电流流入LC滤波器。
注入式并联混合型APF是为降低APF容量而提出的另一种拓扑结构。该结构因具有能降低装置有源部分基波分压、减少有源部分容量等优点，近些年来得到了较大的关注。
除了上述几种拓扑结构外，国内外学者还提出了几种混合型APF拓扑结构，这些方案将不同变流器进行组合，其中一个主要负责补偿无功，而另一个主要负责补偿谐波，从而充分发挥不同器件所构成的装置的特点。
在工程实践中，一般是根据经验来设计无源滤波器的，没有对其参数进行优化。近年来，有一些学者提出了基于多目标遗传算法的无源滤波器优化设计方法，这种方法比较全面的考虑了无源滤波器设计中存在的问题和影响因素，以无源滤波器的初始投资、无功补偿容量、滤波效果等作为优化目标，设计出的无源滤波器具有较好的综合性能。
五、有源滤波器(APF)应用趋势和前景展望
有源滤波器(APF)在国内市场的大规模应用，仍然面临电力电子器件的价格与高压场合下应用这两方面的挑战。
IGBT作为功率半导体器件的首选器件，广泛地应用于可再生能源发电、智能配电与控制、分布式发电、电力牵引等领域，成为节能技术和低碳经济的主要支撑。
虽然国外的IGBT产业取得了很大进展，但令人叹惋的是，我们国家目前并未形成自己的IGBT产业，目前我们使用的IGBT管子全部是进口购买的。我国只能进口国外IGBT芯片，自己进行少量封装。进口期件过高的价格也成为了抑制电力电子设备大规模商业化应用的主要因素之一。_
APF的补偿模式比较灵活，如仅仅补偿负载电流中的谐波分量、同时补偿负载电流中的谐波和无功分量、补偿电网电压中的谐波等等。当然，较大的系统容量使得APF比PPF的成本高，接入高压电网时需要使用升压变压器也限制了APF在高压大功率场合的应用。因此，市场上现有的APF产品主要应用于低压配电网。
随着谐波污染的恶化，国家将加强对谐波污染的处罚力度，并出台更为明确的法规。受此推动，APF的市场需求将会显著增加。
未来有源滤波器技术的发展将主要依赖于电力电子器件的发展、新的谐波检测算法与控制算法。
电力电子器件方面，超大功率、超快速、模块化、智能化是IGBT发展的方向。同时，伴随着IGBT国产化的加速推进，其性价比也将得到大幅的提升。
谐波电流检测算法方面，为了解决瞬时无功功率理论在单相系统中难以应用的问题，出现了所谓的自适应噪声消除方法(ANC)。此外， [[i]][[ii]][[iii]][[iv]]将人工神经网络理论与信号处理中的自适应噪声对消技术相结合，提出了基于神经网络的自适应谐波电流检测方法。目前这些方法大多处于仿真研究阶段。
控制算法方面，针对常用的PI算法，近年来，有学者提出了一种针对非直流信号的积分器——广义积分器，受到国内外学者的重视。
调制算法方面，鉴于滞环控制存在上述缺点，以优化开关频率和减小稳态误差为出发点，国内外学者提出了各种改进的滞环控制方法。
随着控制理论的发展，滑模变结构控制、模糊控制 [[v]][[vi]]、神经网络控制 [[vii]][[viii]][[ix]][[x]]和专家系统 [[xi]]等智能控制方法在也被尝试应用在APF控制中，这些智能控制方法很少有单独应用的，多数都是与其他控制相结合，以改善APF的控制性能，是APF控制技术未来的一个发展方向。
六、动态电压恢复器(DVR)技术分析
根据应用场合不同，DVR可分为中压DVR和低压DVR。中压DVR应用于三相三线电力系统，而低压DVR应用于三相四线电力系统。对于不平衡电压暂降，中压DVR只需补偿正序和负序电压，而低压DVR还需要额外补偿零序电压。
动态电压恢复器可以串联在敏感负荷与系统电源之间，防止系统电压干扰造成敏感负荷工作异常。
目前对动态电压恢复器的研究主要是软件的研究，包括：电压检测方法的研究和补偿策略的研究。
DVR具有良好的补偿功能，对于抑制动态电压发生跌落有较好的效果。要使其发挥功能，需运用科学合理的检测方法快速且无偏差的检测出需要补偿的电压信号。按照扰动特征量提取方法的不同，可将电压跌落的检测方法分为：缺损电压法和基波分量法、小波变换法、峰值电压法、基于瞬时无功功率理论的dq变换方法，pqr变换法等。
DVR的补偿策略需要满足在电网电压跌落后维持负载电压的幅值不变，常用的补偿策略有：跌落前电压补偿法、同相电压补偿法和最小能量补偿法。
七、固态切换开关(SSTS)技术分析
传统的SSTS系统由一组电力电子器件组成，可以快速实现电能的传输由一路电源向另一路电源的转换。但是，电力电子器件不是单纯的传导元件，电流的持续流过必然导致大量的能量损耗以及对附加冷却设备的需求，从而致使了综合效率的降低和成本的提高。
为此引入混合型开关的概念，通过机械开关和电力电子器件的并联实现无中断供电。在系统正常运行时，电能由机械开关输送给用户;当执行动作指令时，机械开关断开，电力电子器件同时动作，电能由电力电子开关输送给用户，电流过第一个零点时，利用电子器件的特性将其截断，动作时间不超过1/4周期。
这样，就可以通过几路由混合开关控制的输电路径构成的SSTS系统，实现无中断供电，保护用户的用电质量。这种全新的SSTS系统不仅保证了向用户的高质量供电，同时具有结构紧凑、安装面积小、综合效率高的特点，适用于有较高供电质量要求的用户。SSTS的研究势必弥补国内电力行业SSTS系统的空白，使其成为解决配电网电能质量问题的有效手段。
八、微网电能质量治理技术分析
微网的电能质量受到自身和大电网的双重影响，并且因电力电子装置的大量使用，使得微网的电压和电流波形出现畸变。其中，最突出的问题在于谐波电流的污染和电压的波动闪变。微电源之所以会给大电网带来许多谐波，一方面由于某些微电源自身构成谐波源，另一方面是微电源需要通过电力电子装置接入大电网。若微电源直接发出基频交流电，则其直接与系统相联;若微电源发出直流电或高频交流电，则通过逆变器与系统相联。
鉴于微网系统中的谐波大多数是因为电力电子技术的逆变整流单元和某些非线性负荷引起，而治理谐波污染的本质在于降低或者滤除流经系统的谐波电流，从而将其控制在电力系统容许的范围内，因而对谐波的治理从谐波源处考虑有两种方法：其一，在产生谐波的地方将谐波电流进行就地吸收处理;其二，在源头处抑制谐波电流的产生。
微网中出现的谐波问题一定程度上要求通过电力滤波装置来处理，抑制谐波的手段一般分为 LC 无源滤波器和有源滤波器(APF-Active Power Filter)以及二者的组合混合滤波器(HPF-Hybrid Power Filter)。
电力系统的无功平衡需要电压来维持，因而要改善微网中的电压波动和闪变问题，主要依靠各种无功补偿措施。常用的无功补偿装置主要有静止无功补偿器(SVC)和静止无功发生器(SVG)。
对谐波谐振现象的抑制措施除了安装有源滤波器及补偿设备的一般性方法以外，还可以从改善网络环境的角度入手。所有微电源的逆变器应该都具备2种功能：消极的“谐波电压阻尼”(harmonic voltage damping)功能与积极的谐波电流补偿(harmonic current compensation)功能。前者通过控制回路的约束让逆变器在所有阶次的谐波电压面前都表现为强电阻性阻抗，后者则在检测到附近的设备发出谐波电流时启动。通过这2个改进可以使微网整体表现为对谐波的强阻尼环境，从根本上消除谐波谐振现象的产生条件。
[i]高大威,孙孝瑞. 基于自适应线性神经元网络的三相畸变电流检测方法及实现. 中国电机工程学报. 2001,21(3): 49~52
[ii]Nishida Katsumi, Na***ka Mutsuo, Rukonuzzaman M. DSP Control Shunt APF with Harmonic Extraction by Adaptive Neural Network. IEEE Industry Applications Society, Salt Lake City, 2003, (2):1215~1221
[iii]M. Rukonuzzaman, M. Na***ka. An Advanced Active Power Filter with Adaptive Neural Network Based Harmonic Detection Scheme. IEEE 32nd Annual Power Electronics Specialists Conference, Vancouver,2001: 1602~1607
[iv]M.G. Villalva, T.G. De Siqueira, M.E. De Oliveira F, et al. Selective Harmonic and Reactive Current Compensation with Neural Adaptive Algorithm for Four-Wire Shunt Active Power Filter. Second International Conference on Power Electronics, Machines and Drives, Edinburgh, 2004:247~252
[v]唐欣,罗安,徐春鸣. 基于递推积分PI的混合型有源电力滤波器电流控制. 中国电机工程学报. 2003,23(10):38~41
[vi]徐万方,罗安,王丽娜等. 采用智能控制器的混合型有源电力滤波系统.电力系统自动化. 2003,27(10):49~52
[vii]Y. M. Chen, R. M. O. Connell. Active Power Line Conditioner with a Neural Network Control. IEEE Industry Applications Society Annual Meeting, Beijing, 1996,(4):2259~2264
[viii]童梅,童杰,蒋静坪. 有源滤波器的神经网络控制. 电工技术学报. 2000, 15(1):57~60
[ix]付小强,刘凯,刘崇新. 基于神经网络的单相有源滤波器. 自动化技术与应用. 2004,23(4):66~68
[x]J R Vazquez, P Salmeron. Active Power Filter Control using Neural Network Technologies. Electric Power Applications, IEEE Proceedings, 2003,150(2):139~145
[xi]赵伟，罗安，唐杰，等.静止无功发生器与晶闸管投切电容器协同运行混合无功补偿系统[J].中国电机工程学报，2009，29(19)：92-98
1.电能质量控制的基础理论研究方面
(1) 畸变波形下电能质量含义的研究。
(2) 电能质量的界定方法与评价体系的研究。
(3) 各功率成分的定义及物理意义的研究。
2.电能质量的检测及应用仪器和设备方面
(1) 研究不同干扰条件下电能质量的科学测量方法及相应的监测仪器和设备。
(2) 针对各种电能质量指标均应有合理的计算分析方法，特别是针对不同干扰源的预测计算方法及其误差的估算等。
(3) 建立电能质量指标计算分析程序和数据库，及建立电能质量控制装置的系统仿真模型。
3.采用数字化控制技术方面
(1) 可实现程序控制，改变控制方法或计算方法不必改变控制电路。
(2) 可提高系统稳定性、可靠性和灵活性，同时系统一般可不受温度影响。
(3) 数字化控制装置的重复性好、调试方便、便于批量生产。
(4) 易于实现并联运行和智能化控制。
4.柔性交流输电技术与柔性交流配电技术的发展与融合方面
基于电力电子技术的柔性交流输电技术(FACTS)与直接服务于用户的柔性交流配电技术(DFACTS)相融合，不仅能加强交流输电系统的可控性和增大其电力传输能力，而且能加强供电的可靠性和提高电能质量。
5.非电力电子技术电能质量控制器的发展方面
采用非电力电子技术手段提高电能质量，包括应用新的拓扑改进电路结构，采用新的材料开发新器件等。
二、静止同步补偿器(STATCOM)应用趋势和前景展望
STATCOM是一种基于大容量变流器技术的动态无功补偿设备，结合自身技术特点与输电系统的需求，STATCOM在输电系统中的应用有如下趋势。
（1） 开关器件以IGBT为主。从使用的开关器件来看，已由最初的强迫换相晶闸管、GTO发展到IGBT、IGCT等高性能复合器件。IGBT 器件近年来发展最快，虽然存在着器件串联等技术难题，但良好的性能已成为IGBT器件应用的显著优势。
(2) 主回路向链式结构发展。虽然目前的STATCOM工程仍以多重化结构为主，但其承受系统不平衡能力有限，无法满足输电系统稳定运行的要求，限制了它在输电系统的推广应用;而链式结构的STATCOM具有分相可控，有利于解决系统的相间不平衡，无需多重化变压器，避免复杂的IGBT串联技术，易实现模块化等显著优点，已经成为大容量STATCOM结构发展的方向之一。
(3) 采用压接IGBT串联技术。
采用压接IGBT串联技术可大幅提高STATCOM装置的集成度。与目前常用的焊接IGBT不同，压接IGBT结构紧凑，使用寿命长，特别是使用中一旦出现损坏失效呈现短路特性，无需复杂的旁路技术，不会影响其他器件的运行，非常适合工程应用。该技术的突破为高集成度大容量STATCOM装置的开发提供了可能。
(4) 方案设计向可移动化方向发展。与同容量SVC相比，STATCOM更便于做成移动式，可以向系统紧急需要无功的地点快速转移、安装和投入运行，满足系统重新布置无功补偿装置的要求，这也成为STATCOM技术的发展趋势之一。
(5) STATCOM技术向标准化方向发展。目前，STATCOM技术领域缺乏统一的标准规范，不利于技术的推广应用。STATCOM技术的标准化是工程化的必然趋势。
目前STATCOM拓扑结构的研究热点在于模块化多电平变流器和静止同步补偿器与变压器进行一体化设计方面。控制算法研究热点主要在于链式拓扑的电压平衡控制、非理想电网情况下的控制策略以及在风力发电系统中的应用。
三、静止式动态无功补偿装置(SVC)应用趋势和前景展望
近20年来，世界各地发生的由电压不稳定和电压崩溃引发的大面积停电事故引起了各国的高度重视，这些事故都促使人们采取各种措施以维持电网稳定。
采用静止无功补偿器(SVC)是解决上述问题的有效措施之一。SVC技术在全世界的输配电系统中得到了广泛应用，它在提高电网稳定性以及改善配电系统的电能质量等方面发挥了重要作用，是目前各国普遍采用的先进实用技术，可作为电力系统的战略防御手段。
基于TCR的SVC，虽然能够快速抑制电压波动，节约能源，平滑的控制无功负荷的允许波动，但波形呈锯齿形，是一个很大的谐波源，而且还必须和FC同时运行，这些缺点限制了它的发展。
近几年，俄罗斯、乌克兰、中国和巴西开始使用磁控电抗器(Magnetically
Controlled Reactor-MCR)。磁控电抗器与TCR不同，可控硅元件的功率和工作电压仅为电抗器额定功率和电压的0.5%左右，与普通双绕组变压器相似。现代电网的无功补偿，正向着优化、动态和平滑调节方向发展，用基于MCR的SVC改造和建设电网的无功补偿，是提高电网电压质量，降低线损，提高电网稳定水平的积极、有效、可行的措施，有着广阔的发展前景。
四、无源滤波器(PPF)应用趋势和前景展望
无源滤波器是目前应用最为广泛的电网谐波治理装置，随着科学技术的不断发展，由无源滤波器和有源滤波器结合组成的混合型滤波器(Hybrid Active Power Fiher 简称HAPF)也慢慢进入到实际工程应用领域，它兼顾了无源滤波器成本低和有源滤波器性能好的优点，具有很好的发展前景。
并联型APF和并联LC滤波器组合成的并联混合型APF，由Takeda等人于1987年提出。该结构中，LC滤波器承担大部分谐波和无功电流补偿的任务，APF的作用是改善整个系统的性能以及抑制LC与电网阻抗之间可能发生的谐振。H.Fiijita等人于1990年提出的APF与LC滤波器串联，再并联到电网的并联混合型APF。该结构中，谐波和无功电流主要由LC滤波器补偿，而APF通过注入谐波电压使得LC支路对谐波呈现低阻抗，从而改善LC滤波器的滤波特性，克服LC滤波器易与电网阻抗发生谐振的缺点。这种拓扑结构存在的不足是补偿的无功电流将通过稱合变压器流入APF，故不适用于同时补偿大容量无功和谐波的场合。F.Z.Peng等人于1988年提出的串联混合型APF拓扑结构。该结构中，APF对基波呈现低阻抗，但对谐波呈现高阻抗，迫使谐波电流流入LC滤波器。
注入式并联混合型APF是为降低APF容量而提出的另一种拓扑结构。该结构因具有能降低装置有源部分基波分压、减少有源部分容量等优点，近些年来得到了较大的关注。
除了上述几种拓扑结构外，国内外学者还提出了几种混合型APF拓扑结构，这些方案将不同变流器进行组合，其中一个主要负责补偿无功，而另一个主要负责补偿谐波，从而充分发挥不同器件所构成的装置的特点。
在工程实践中，一般是根据经验来设计无源滤波器的，没有对其参数进行优化。近年来，有一些学者提出了基于多目标遗传算法的无源滤波器优化设计方法，这种方法比较全面的考虑了无源滤波器设计中存在的问题和影响因素，以无源滤波器的初始投资、无功补偿容量、滤波效果等作为优化目标，设计出的无源滤波器具有较好的综合性能。
五、有源滤波器(APF)应用趋势和前景展望
有源滤波器(APF)在国内市场的大规模应用，仍然面临电力电子器件的价格与高压场合下应用这两方面的挑战。
IGBT作为功率半导体器件的首选器件，广泛地应用于可再生能源发电、智能配电与控制、分布式发电、电力牵引等领域，成为节能技术和低碳经济的主要支撑。
虽然国外的IGBT产业取得了很大进展，但令人叹惋的是，我们国家目前并未形成自己的IGBT产业，目前我们使用的IGBT管子全部是进口购买的。我国只能进口国外IGBT芯片，自己进行少量封装。进口期件过高的价格也成为了抑制电力电子设备大规模商业化应用的主要因素之一。_
APF的补偿模式比较灵活，如仅仅补偿负载电流中的谐波分量、同时补偿负载电流中的谐波和无功分量、补偿电网电压中的谐波等等。当然，较大的系统容量使得APF比PPF的成本高，接入高压电网时需要使用升压变压器也限制了APF在高压大功率场合的应用。因此，市场上现有的APF产品主要应用于低压配电网。
随着谐波污染的恶化，国家将加强对谐波污染的处罚力度，并出台更为明确的法规。受此推动，APF的市场需求将会显著增加。
未来有源滤波器技术的发展将主要依赖于电力电子器件的发展、新的谐波检测算法与控制算法。
电力电子器件方面，超大功率、超快速、模块化、智能化是IGBT发展的方向。同时，伴随着IGBT国产化的加速推进，其性价比也将得到大幅的提升。
谐波电流检测算法方面，为了解决瞬时无功功率理论在单相系统中难以应用的问题，出现了所谓的自适应噪声消除方法(ANC)。此外， [[i]][[ii]][[iii]][[iv]]将人工神经网络理论与信号处理中的自适应噪声对消技术相结合，提出了基于神经网络的自适应谐波电流检测方法。目前这些方法大多处于仿真研究阶段。
控制算法方面，针对常用的PI算法，近年来，有学者提出了一种针对非直流信号的积分器——广义积分器，受到国内外学者的重视。
调制算法方面，鉴于滞环控制存在上述缺点，以优化开关频率和减小稳态误差为出发点，国内外学者提出了各种改进的滞环控制方法。
随着控制理论的发展，滑模变结构控制、模糊控制 [[v]][[vi]]、神经网络控制 [[vii]][[viii]][[ix]][[x]]和专家系统 [[xi]]等智能控制方法在也被尝试应用在APF控制中，这些智能控制方法很少有单独应用的，多数都是与其他控制相结合，以改善APF的控制性能，是APF控制技术未来的一个发展方向。
六、动态电压恢复器(DVR)技术分析
根据应用场合不同，DVR可分为中压DVR和低压DVR。中压DVR应用于三相三线电力系统，而低压DVR应用于三相四线电力系统。对于不平衡电压暂降，中压DVR只需补偿正序和负序电压，而低压DVR还需要额外补偿零序电压。
动态电压恢复器可以串联在敏感负荷与系统电源之间，防止系统电压干扰造成敏感负荷工作异常。
目前对动态电压恢复器的研究主要是软件的研究，包括：电压检测方法的研究和补偿策略的研究。
DVR具有良好的补偿功能，对于抑制动态电压发生跌落有较好的效果。要使其发挥功能，需运用科学合理的检测方法快速且无偏差的检测出需要补偿的电压信号。按照扰动特征量提取方法的不同，可将电压跌落的检测方法分为：缺损电压法和基波分量法、小波变换法、峰值电压法、基于瞬时无功功率理论的dq变换方法，pqr变换法等。
DVR的补偿策略需要满足在电网电压跌落后维持负载电压的幅值不变，常用的补偿策略有：跌落前电压补偿法、同相电压补偿法和最小能量补偿法。
七、固态切换开关(SSTS)技术分析
传统的SSTS系统由一组电力电子器件组成，可以快速实现电能的传输由一路电源向另一路电源的转换。但是，电力电子器件不是单纯的传导元件，电流的持续流过必然导致大量的能量损耗以及对附加冷却设备的需求，从而致使了综合效率的降低和成本的提高。
为此引入混合型开关的概念，通过机械开关和电力电子器件的并联实现无中断供电。在系统正常运行时，电能由机械开关输送给用户;当执行动作指令时，机械开关断开，电力电子器件同时动作，电能由电力电子开关输送给用户，电流过第一个零点时，利用电子器件的特性将其截断，动作时间不超过1/4周期。
这样，就可以通过几路由混合开关控制的输电路径构成的SSTS系统，实现无中断供电，保护用户的用电质量。这种全新的SSTS系统不仅保证了向用户的高质量供电，同时具有结构紧凑、安装面积小、综合效率高的特点，适用于有较高供电质量要求的用户。SSTS的研究势必弥补国内电力行业SSTS系统的空白，使其成为解决配电网电能质量问题的有效手段。
八、微网电能质量治理技术分析
微网的电能质量受到自身和大电网的双重影响，并且因电力电子装置的大量使用，使得微网的电压和电流波形出现畸变。其中，最突出的问题在于谐波电流的污染和电压的波动闪变。微电源之所以会给大电网带来许多谐波，一方面由于某些微电源自身构成谐波源，另一方面是微电源需要通过电力电子装置接入大电网。若微电源直接发出基频交流电，则其直接与系统相联;若微电源发出直流电或高频交流电，则通过逆变器与系统相联。
鉴于微网系统中的谐波大多数是因为电力电子技术的逆变整流单元和某些非线性负荷引起，而治理谐波污染的本质在于降低或者滤除流经系统的谐波电流，从而将其控制在电力系统容许的范围内，因而对谐波的治理从谐波源处考虑有两种方法：其一，在产生谐波的地方将谐波电流进行就地吸收处理;其二，在源头处抑制谐波电流的产生。
微网中出现的谐波问题一定程度上要求通过电力滤波装置来处理，抑制谐波的手段一般分为 LC 无源滤波器和有源滤波器(APF-Active Power Filter)以及二者的组合混合滤波器(HPF-Hybrid Power Filter)。
电力系统的无功平衡需要电压来维持，因而要改善微网中的电压波动和闪变问题，主要依靠各种无功补偿措施。常用的无功补偿装置主要有静止无功补偿器(SVC)和静止无功发生器(SVG)。
对谐波谐振现象的抑制措施除了安装有源滤波器及补偿设备的一般性方法以外，还可以从改善网络环境的角度入手。所有微电源的逆变器应该都具备2种功能：消极的“谐波电压阻尼”(harmonic voltage damping)功能与积极的谐波电流补偿(harmonic current compensation)功能。前者通过控制回路的约束让逆变器在所有阶次的谐波电压面前都表现为强电阻性阻抗，后者则在检测到附近的设备发出谐波电流时启动。通过这2个改进可以使微网整体表现为对谐波的强阻尼环境，从根本上消除谐波谐振现象的产生条件。
[i]高大威,孙孝瑞. 基于自适应线性神经元网络的三相畸变电流检测方法及实现. 中国电机工程学报. 2001,21(3): 49~52
[ii]Nishida Katsumi, Na***ka Mutsuo, Rukonuzzaman M. DSP Control Shunt APF with Harmonic Extraction by Adaptive Neural Network. IEEE Industry Applications Society, Salt Lake City, 2003, (2):1215~1221
[iii]M. Rukonuzzaman, M. Na***ka. An Advanced Active Power Filter with Adaptive Neural Network Based Harmonic Detection Scheme. IEEE 32nd Annual Power Electronics Specialists Conference, Vancouver,2001: 1602~1607
[iv]M.G. Villalva, T.G. De Siqueira, M.E. De Oliveira F, et al. Selective Harmonic and Reactive Current Compensation with Neural Adaptive Algorithm for Four-Wire Shunt Active Power Filter. Second International Conference on Power Electronics, Machines and Drives, Edinburgh, 2004:247~252
[v]唐欣,罗安,徐春鸣. 基于递推积分PI的混合型有源电力滤波器电流控制. 中国电机工程学报. 2003,23(10):38~41
[vi]徐万方,罗安,王丽娜等. 采用智能控制器的混合型有源电力滤波系统.电力系统自动化. 2003,27(10):49~52
[vii]Y. M. Chen, R. M. O. Connell. Active Power Line Conditioner with a Neural Network Control. IEEE Industry Applications Society Annual Meeting, Beijing, 1996,(4):2259~2264
[viii]童梅,童杰,蒋静坪. 有源滤波器的神经网络控制. 电工技术学报. 2000, 15(1):57~60
[ix]付小强,刘凯,刘崇新. 基于神经网络的单相有源滤波器. 自动化技术与应用. 2004,23(4):66~68
[x]J R Vazquez, P Salmeron. Active Power Filter Control using Neural Network Technologies. Electric Power Applications, IEEE Proceedings, 2003,150(2):139~145
[xi]赵伟，罗安，唐杰，等.静止无功发生器与晶闸管投切电容器协同运行混合无功补偿系统[J].中国电机工程学报，2009，29(19)：92-98
推荐产品
- 高压重谐滤波补偿装置
- 重谐滤波补偿装置
- 有源滤波装置
- 电能质量分析仪
- LZS-DVR动态电压调节器
- 高压电机补偿装置
- 重谐滤波补偿装置
- LZS-RTU03电能质量管理终...
