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随着我国能源结构不断调整,清洁能源发电比例逐年增加,大规模清洁能源集中接入电网导致消纳问题日益突显,分布式发电因其发电形式灵活多样、能源利用率相对较高等优点受到人们的广泛关注。与单个或多个分布式电源直接并网相比,微电网是一种分布式电源接入配电网的较好解决方案,克服了分布式电源随机性对电网的冲击,增加了供电可靠性。但微电网由于其自身网架单薄,运行容易受微源及负载影响,电能质量问题也日益严重。在此背景下,论文对多源微电网建模、电能质量机理分析、离网运行模式下主动电能质量提升方法及并网运行模式下主被动相结合的电能质量提升方法等开展研究。本文研究工作对于指导微电网优化运行、提高电能质量、促进其发展具有重要的意义。结合当前我国在清洁能源发电及微电网运行方向积累的实践经验和研究成果,首先概括了微电网发展的重要意义及所面临的电能质量难题,随后阐述与分析国内外微电网发展现状、主要研究问题、电能质量解决措施等,指出了解决微电网电能质量问题所需要开展的研究性工作。本文基于RTLAB半实物仿真平台建立了包括分布式风力发电机组、分布式光伏、超级电容、锂电池储能等多种微源的微电网仿真模型,并对微源逆变器进行了详细的分析,以实测数据为基础,不断优化微源逆变器参数,提高模型准确性。同时建立多源微电网小信号模型,为后文所提控制系统稳定性分析提供基础模型。对微电网谐波、不平衡、电压波动与频率稳定及环流等问题进行机理分析,为本文所提的电能质量提升方法奠定基础。微源逆变器控制是提升多源微电网电能质量的关键技术,微电网离网运行时,电能质量问题受自身微源及混合负载影响较大,改进微源逆变器控制、加强微源主动治理能力是提高离网电能质量指标的有效解决办法。本文提出一种提升电能质量的改进下垂控制策略。首先针对微源无功功率分配不均衡导致的环流问题,提出自适应虚拟阻抗的改进下垂控制方法;其次根据不平衡非线性负荷对微电网电能质量的影响,提出分频抑制及负序治理的改进下垂控制方法;最后,加入二级控制方法,稳定微源逆变器的输出电压及频率。所有控制方法为一个整体控制策略,对该控制策略进行小信号建模及稳定分析。通过试验分析,整体控制策略在电压、频率、功率调整,以及应对非线性、不平衡混合负载影响方面,都具有较大改善。当系统网架薄弱或微电网孤岛运行时,缺乏抑制波动、维持系统平衡的大型发电机组,容易因故障、电能质量问题导致系统崩溃。因此,有必要在微电网中,引入“虚拟同步机”,模拟同步发电机特性,提高系统的稳定性。本文提出一种综合电能质量提升的虚拟同步机控制策略。首先在微源逆变器中加入储能环节及模拟虚拟同步机的惯性环节;其次对所提综合电能质量提升的改进下垂控制策略进行优化,加入了改进二级控制及基于梯度下降法的参数优化控制策略;然后对控制系统进行小信号建模及稳定分析;最终在RTLAB中对电能质量问题进行实验分析,结果表明该控制策略显著提高了系统电能质量,在含非线性、不平衡负载及微源功率突变情况下,降低系统谐波畸变率与不平衡度,提高电压及频率稳定。并网运行时,微电网受配电网影响较大,微源主动控制策略对于配电网带来的电能质量问题,抑制效果有限,因此,本文提出综合电能质量提升的主被动协调控制策略,既发挥了微源自身的主动治理能力,又减小了被动治理装置容量,降低了成本。首先对传统电能质量统一控制器进行了改善,其次对主动与被动相结合的控制策略进行了协调,保证以最小的经济投入获得最大的电能质量治理效果,综合提升并网情况下的微电网电能质量。