近年來(lái)，電能質(zhì)量綜合補(bǔ)償器的開(kāi)展十分疾速，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1.電能質(zhì)量控制的根底理論研討方面

(1)畸變波形下電能質(zhì)量含義的研討。

(2)電能質(zhì)量的界定辦法與評(píng)價(jià)體系的研討。

(3)各功率成分的定義及物理意義的研討。

2.電能質(zhì)量的檢測(cè)及應(yīng)用儀器和設(shè)備方面

(1)研討不同干擾條件下電能質(zhì)量的科學(xué)丈量辦法及相應(yīng)的監(jiān)測(cè)儀器和設(shè)備。

(2)針對(duì)各種電能質(zhì)量指標(biāo)均應(yīng)有合理的計(jì)算剖析辦法，特別是針對(duì)不同干擾源的預(yù)測(cè)計(jì)算辦法及其誤差的預(yù)算等。

(3)樹(shù)立電能質(zhì)量指標(biāo)計(jì)算剖析程序和數(shù)據(jù)庫(kù)，及樹(shù)立電能質(zhì)量控制安裝的系統(tǒng)仿真模型。

3.采用數(shù)字化控制技術(shù)方面

(1)可完成程序控制，改動(dòng)控制辦法或計(jì)算辦法不用改動(dòng)控制電路。

(2)可進(jìn)步系統(tǒng)穩(wěn)定性、牢靠性和靈敏性，同時(shí)系統(tǒng)普通可不受溫度影響。

(3)數(shù)字化控制安裝的反復(fù)性好、調(diào)試便當(dāng)、便于批量消費(fèi)。

(4)易于完成并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)和智能化控制。

4.柔性交流輸電技術(shù)與柔性交流配電技術(shù)的開(kāi)展與交融方面

基于電力電子技術(shù)的柔性交流輸電技術(shù)(FACTS)與直接效勞于用戶的柔性交流配電技術(shù)(DFACTS)相交融，不只能增強(qiáng)交流輸電系統(tǒng)的可控性和增大其電力傳輸才能，而且能增強(qiáng)供電的牢靠性和進(jìn)步電能質(zhì)量。

5.非電力電子技術(shù)電能質(zhì)量控制器的開(kāi)展方面

采用非電力電子技術(shù)手腕進(jìn)步電能質(zhì)量，包括應(yīng)用新的拓?fù)涓牧茧娐窐?gòu)造，采用新的資料開(kāi)發(fā)新器件等。

二、靜止同步補(bǔ)償器(STATCOM)應(yīng)用趨向和前景瞻望

STATCOM是一種基于大容質(zhì)變流器技術(shù)的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，分離本身技術(shù)特性與輸電系統(tǒng)的需求，STATCOM在輸電系統(tǒng)中的應(yīng)用有如下趨向。

(l)開(kāi)關(guān)器件以IGBT為主。從運(yùn)用的開(kāi)關(guān)器件來(lái)看，已由初的強(qiáng)迫換相晶閘管、GTO開(kāi)展到IGBT、IGCT等高性能復(fù)合器件。IGBT 器件近年來(lái)開(kāi)展快，固然存在著器件串聯(lián)等技術(shù)難題，但良好的性能已成為IGBT器件應(yīng)用的顯著優(yōu)勢(shì)。

(2)主回路向鏈?zhǔn)綐?gòu)造開(kāi)展。固然目前的STATCOM工程仍以多重化構(gòu)造為主，但其接受系統(tǒng)不均衡才能有限，無(wú)法滿足輸電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的請(qǐng)求，限制了它在輸電系統(tǒng)的推行應(yīng)用;而鏈?zhǔn)綐?gòu)造的STATCOM具有分相可控，有利于處理系統(tǒng)的相間不均衡，無(wú)需多重化變壓器，防止復(fù)雜的IGBT串聯(lián)技術(shù)，易完成模塊化等顯著優(yōu)點(diǎn)，曾經(jīng)成為大容量STATCOM構(gòu)造開(kāi)展的方向之一。

(3)采用壓接IGBT串聯(lián)技術(shù)。

采用壓接IGBT串聯(lián)技術(shù)可大幅進(jìn)步STATCOM安裝的集成度。與目前常用的焊接IGBT不同，壓接IGBT構(gòu)造緊湊，運(yùn)用壽命長(zhǎng)，特別是運(yùn)用中一旦呈現(xiàn)損壞失效呈現(xiàn)短路特性，無(wú)需復(fù)雜的旁路技術(shù)，不會(huì)影響其他器件的運(yùn)轉(zhuǎn)，十分合適工程應(yīng)用。該技術(shù)的打破為高集成度大容量STATCOM安裝的開(kāi)發(fā)提供了可能。

(4)計(jì)劃設(shè)計(jì)向可挪動(dòng)化方向開(kāi)展。與同容量SVC相比，STATCOM更便于做成挪動(dòng)式，能夠向系統(tǒng)緊急需求無(wú)功的地點(diǎn)快速轉(zhuǎn)移、裝置和投入運(yùn)轉(zhuǎn)，滿足系統(tǒng)重新布置無(wú)功補(bǔ)償安裝的請(qǐng)求，這也成為STATCOM技術(shù)的開(kāi)展趨向之一。

(5)STATCOM技術(shù)向規(guī)范化方向開(kāi)展。目前，STATCOM技術(shù)范疇缺乏統(tǒng)一的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，不利于技術(shù)的推行應(yīng)用。STATCOM技術(shù)的規(guī)范化是工程化的必然趨向。

目前STATCOM拓?fù)錁?gòu)造的研討熱點(diǎn)在于模塊化多電平變流器和靜止同步補(bǔ)償器與變壓器停止一體化設(shè)計(jì)方面?？刂扑惴ㄑ杏憻狳c(diǎn)主要在于鏈?zhǔn)酵負(fù)涞碾妷壕饪刂啤⒎抢硐腚娋W(wǎng)狀況下的控制戰(zhàn)略以及在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用。

三、靜止式動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償安裝(SVC)應(yīng)用趨向和前景瞻望

近20年來(lái)，世界各地發(fā)作的由電壓不穩(wěn)定和電壓解體引發(fā)的大面積停電事故惹起了各國(guó)的高度注重，這些事故都促使人們采取各種措施以維持電網(wǎng)穩(wěn)定。

采用靜止無(wú)功補(bǔ)償器(SVC)是處理上述問(wèn)題的有效措施之一。SVC技術(shù)在全世界的輸配電系統(tǒng)中得到了普遍應(yīng)用，它在進(jìn)步電網(wǎng)穩(wěn)定性以及改善配電系統(tǒng)的電能質(zhì)量等方面發(fā)揮了重要作用，是目前各國(guó)普遍采用的先進(jìn)適用技術(shù)，可作為電力系統(tǒng)的戰(zhàn)略防御手腕。

基于TCR的SVC，固然可以快速抑止電壓動(dòng)搖，節(jié)約能源，平滑的控制無(wú)功負(fù)荷的允許動(dòng)搖，但波形呈鋸齒形，是一個(gè)很大的諧波源，而且還必需和FC同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，這些缺陷限制了它的開(kāi)展。

近幾年，俄羅斯、烏克蘭、中國(guó)和巴西開(kāi)端運(yùn)用磁控電抗器(Magnetically Controlled Reactor-MCR)。磁控電抗器與TCR不同，可控硅元件的功率和工作電壓僅為電抗器額定功率和電壓的0.5%左右，與普通雙繞組變壓器類似?，F(xiàn)代電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償，正向著優(yōu)化、動(dòng)態(tài)戰(zhàn)爭(zhēng)滑調(diào)理方向開(kāi)展，用基于MCR的SVC改造和建立電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償，是進(jìn)步電網(wǎng)電壓質(zhì)量，降低線損，進(jìn)步電網(wǎng)穩(wěn)定程度的積極、有效、可行的措施，有著寬廣的開(kāi)展前景。

四、無(wú)源濾波器(PPF)應(yīng)用趨向和前景瞻望

無(wú)源濾波器是目前應(yīng)用為普遍的電網(wǎng)諧波管理安裝，隨著科學(xué)技術(shù)的不時(shí)開(kāi)展，由無(wú)源濾波器和有源濾波器分離組成的混合型濾波器(Hybrid Active Power Fiher 簡(jiǎn)稱HAPF)也漸漸進(jìn)入到實(shí)踐工程應(yīng)用范疇，它統(tǒng)籌了無(wú)源濾波器本錢(qián)低和有源濾波器性能好的優(yōu)點(diǎn)，具有很好的開(kāi)展前景。

并聯(lián)型APF和并聯(lián)LC濾波器組合成的并聯(lián)混合型APF，由Takeda等人于1987年提出。該構(gòu)造中，LC濾波器承當(dāng)大局部諧波和無(wú)功電流補(bǔ)償?shù)娜蝿?wù)，APF的作用是改善整個(gè)系統(tǒng)的性能以及抑止LC與電網(wǎng)阻抗之間可能發(fā)作的諧振。H.Fiijita等人于1990年提出的APF與LC濾波器串聯(lián)，再并聯(lián)到電網(wǎng)的并聯(lián)混合型APF。該構(gòu)造中，諧波和無(wú)功電流主要由LC濾波器補(bǔ)償，而APF經(jīng)過(guò)注入諧波電壓使得LC支路對(duì)諧波呈現(xiàn)低阻抗，從而改善LC濾波器的濾波特性，克制LC濾波器易與電網(wǎng)阻抗發(fā)作諧振的缺陷。這種拓?fù)錁?gòu)造存在的缺乏是補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功電流將經(jīng)過(guò)稱合變壓器流入APF，故不適用于同時(shí)補(bǔ)償大容量無(wú)功調(diào)和波的場(chǎng)所。F.Z.Peng等人于1988年提出的串聯(lián)混合型APF拓?fù)錁?gòu)造。該構(gòu)造中，APF對(duì)基波呈現(xiàn)低阻抗，但對(duì)諧波呈現(xiàn)高阻抗，迫使諧波電流流入LC濾波器。

注入式并聯(lián)混合型APF是為降低APF容量而提出的另一種拓?fù)錁?gòu)造。該構(gòu)造因具有能降低安裝有源局部基波分壓、減少有源局部容量等優(yōu)點(diǎn)，近些年來(lái)得到了較大的關(guān)注。

除了上述幾種拓?fù)錁?gòu)造外，國(guó)內(nèi)外學(xué)者還提出了幾種混合型APF拓?fù)錁?gòu)造，這些計(jì)劃將不同變流器停止組合，其中一個(gè)主要擔(dān)任補(bǔ)償無(wú)功，而另一個(gè)主要擔(dān)任補(bǔ)償諧波，從而充沛發(fā)揮不同器件所構(gòu)成的安裝的特性。

在工程理論中，普通是依據(jù)經(jīng)歷來(lái)設(shè)計(jì)無(wú)源濾波器的，沒(méi)有對(duì)其參數(shù)停止優(yōu)化。近年來(lái)，有一些學(xué)者提出了基于多目的遺傳算法的無(wú)源濾波器優(yōu)化設(shè)計(jì)辦法，這種辦法比擬全面的思索了無(wú)源濾波器設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題和影響要素，以無(wú)源濾波器的初始投資、無(wú)功補(bǔ)償容量、濾波效果等作為優(yōu)化目的，設(shè)計(jì)出的無(wú)源濾波用具有較好的綜合性能。

五、有源濾波器(APF)應(yīng)用趨向和前景瞻望

有源濾波器(APF)在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的大范圍應(yīng)用，依然面臨電力電子器件的價(jià)錢(qián)與高壓場(chǎng)所下應(yīng)用這兩方面的應(yīng)戰(zhàn)。

IGBT作為功率半導(dǎo)體器件的器件，普遍地應(yīng)用于可再生能源發(fā)電、智能配電與控制、散布式發(fā)電、電力牽引等范疇，成為節(jié)能技術(shù)和低碳經(jīng)濟(jì)的主要支撐。

固然國(guó)外的IGBT產(chǎn)業(yè)獲得了很大停頓，但令人嘆惋的是，我們國(guó)度目前并未構(gòu)成本人的IGBT產(chǎn)業(yè)，目前我們運(yùn)用的IGBT管子全部是進(jìn)口購(gòu)置的。我國(guó)只能進(jìn)口國(guó)外IGBT芯片，本人停止少量封裝。進(jìn)口期件過(guò)高的價(jià)錢(qián)也成為了抑止電力電子設(shè)備大范圍商業(yè)化應(yīng)用的主要要素之一。

APF的補(bǔ)償形式比擬靈敏，如僅僅補(bǔ)償負(fù)載電流中的諧波重量、同時(shí)補(bǔ)償負(fù)載電流中的諧波和無(wú)功重量、補(bǔ)償電網(wǎng)電壓中的諧波等等。當(dāng)然，較大的系統(tǒng)容量使得APF比PPF的本錢(qián)高，接入高壓電網(wǎng)時(shí)需求運(yùn)用升壓變壓器也限制了APF在高壓大功率場(chǎng)所的應(yīng)用。因而，市場(chǎng)上現(xiàn)有的APF產(chǎn)品主要應(yīng)用于低壓配電網(wǎng)。

隨著諧波污染的惡化，國(guó)度將增強(qiáng)對(duì)諧波污染的處分力度，并出臺(tái)更為明白的法規(guī)。受此推進(jìn)，APF的市場(chǎng)需求將會(huì)顯著增加。

將來(lái)有源濾波器技術(shù)的開(kāi)展將主要依賴于電力電子器件的開(kāi)展、新的諧波檢測(cè)算法與控制算法。

電力電子器件方面，超大功率、超快速、模塊化、智能化是IGBT開(kāi)展的方向。同時(shí)，隨同著IGBT國(guó)產(chǎn)化的加速推進(jìn)，其性價(jià)比也將得到大幅的提升。

諧波電流檢測(cè)算法方面，為理解決瞬時(shí)無(wú)功功率理論在單相系統(tǒng)中難以應(yīng)用的問(wèn)題，呈現(xiàn)了所謂的自順應(yīng)噪聲消弭辦法(ANC)。此外， [[i]][[ii]][[iii]][[iv]]將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論與信號(hào)處置中的自順應(yīng)噪聲抵消技術(shù)相分離，提出了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自順應(yīng)諧波電流檢測(cè)辦法。目前這些辦法大多處于仿真研討階段。

控制算法方面，針對(duì)常用的PI算法，近年來(lái)，有學(xué)者提出了一種針對(duì)非直流信號(hào)的積分器——廣義積分器，遭到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的注重。

調(diào)制算法方面，鑒于滯環(huán)控制存在上述缺陷，以優(yōu)化開(kāi)關(guān)頻率和減小穩(wěn)態(tài)誤差為動(dòng)身點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出了各種改良的滯環(huán)控制辦法。

隨著控制理論的開(kāi)展，滑模變構(gòu)造控制、含糊控制 [[v]][[vi]]、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制 [[vii]][[viii]][[ix]][[x]]和專家系統(tǒng) [[xi]]等智能控制辦法在也被嘗試應(yīng)用在APF控制中，這些智能控制辦法很少有單獨(dú)應(yīng)用的，多數(shù)都是與其他控制相分離，以改善APF的控制性能，是APF控制技術(shù)將來(lái)的一個(gè)開(kāi)展方向。

六、動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器(DVR)技術(shù)剖析

依據(jù)應(yīng)用場(chǎng)所不同，DVR可分為中壓DVR和低壓DVR。中壓DVR應(yīng)用于三相三線電力系統(tǒng)，而低壓DVR應(yīng)用于三相四線電力系統(tǒng)。關(guān)于不均衡電壓暫降，中壓DVR只需補(bǔ)償正序和負(fù)序電壓，而低壓DVR還需求額外補(bǔ)償零序電壓。

動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器能夠串聯(lián)在敏感負(fù)荷與系統(tǒng)電源之間，避免系統(tǒng)電壓干擾形成敏感負(fù)荷工作異常。

目前對(duì)動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器的研討主要是軟件的研討，包括：電壓檢測(cè)辦法的研討和補(bǔ)償戰(zhàn)略的研討。

DVR具有良好的補(bǔ)償功用，關(guān)于抑止動(dòng)態(tài)電壓發(fā)作跌落有較好的效果。要使其發(fā)揮功用，需運(yùn)用科學(xué)合理的檢測(cè)辦法快速且無(wú)偏向的檢測(cè)出需求補(bǔ)償?shù)碾妷盒盘?hào)。依照擾動(dòng)特征量提取辦法的不同，可將電壓跌落的檢測(cè)辦法分為：缺損電壓法和基波重量法、小波變換法、峰值電壓法、基于瞬時(shí)無(wú)功功率理論的dq變換辦法，pqr變換法等。

DVR的補(bǔ)償戰(zhàn)略需求滿足在電網(wǎng)電壓跌落后維持負(fù)載電壓的幅值不變，常用的補(bǔ)償戰(zhàn)略有：跌落前電壓補(bǔ)償法、同相電壓補(bǔ)償法和小能量補(bǔ)償法。

七、固態(tài)切換開(kāi)關(guān)(SSTS)技術(shù)剖析

傳統(tǒng)的SSTS系統(tǒng)由一組電力電子器件組成，能夠快速完成電能的傳輸由一路電源向另一路電源的轉(zhuǎn)換。但是，電力電子器件不是單純的傳導(dǎo)元件，電流的持續(xù)流過(guò)必然招致大量的能量損耗以及對(duì)附加冷卻設(shè)備的需求，從而致使了綜合效率的降低和本錢(qián)的進(jìn)步。

為此引入混合型開(kāi)關(guān)的概念，經(jīng)過(guò)機(jī)械開(kāi)關(guān)和電力電子器件的并聯(lián)完成無(wú)中綴供電。在系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電能由機(jī)械開(kāi)關(guān)保送給用戶;當(dāng)執(zhí)行動(dòng)作指令時(shí)，機(jī)械開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，電力電子器件同時(shí)動(dòng)作，電能由電力電子開(kāi)關(guān)保送給用戶，電流過(guò)個(gè)零點(diǎn)時(shí)，應(yīng)用電子器件的特性將其截?cái)?，?dòng)作時(shí)間不超越1/4周期。

這樣，就能夠經(jīng)過(guò)幾路由混合開(kāi)關(guān)控制的輸電途徑構(gòu)成的SSTS系統(tǒng)，完成無(wú)中綴供電，維護(hù)用戶的用電質(zhì)量。這種全新的SSTS系統(tǒng)不只保證了向用戶的高質(zhì)量供電，同時(shí)具有構(gòu)造緊湊、裝置面積小、綜合效率高的特性，適用于有較高供電質(zhì)量請(qǐng)求的用戶。SSTS的研討勢(shì)必補(bǔ)償國(guó)內(nèi)電力行業(yè)SSTS系統(tǒng)的空白，使其成為處理配電網(wǎng)電能質(zhì)量問(wèn)題的有效手腕。

電能質(zhì)量管理技術(shù)剖析

電能質(zhì)量遭到本身和大電網(wǎng)的雙重影響，并且因電力電子安裝的大量運(yùn)用，使得微網(wǎng)的電壓和電流波形呈現(xiàn)畸變。其中，突出的問(wèn)題在于諧波電流的污染和電壓的動(dòng)搖閃變。微電源之所以會(huì)給大電網(wǎng)帶來(lái)許多諧波，一方面由于某些微電源本身構(gòu)成諧波源，另一方面是微電源需求經(jīng)過(guò)電力電子安裝接入大電網(wǎng)。若微電源直接發(fā)出基頻交流電，則其直接與系統(tǒng)相聯(lián);若微電源發(fā)出直流電或高頻交流電，則經(jīng)過(guò)逆變器與系統(tǒng)相聯(lián)。

鑒于微網(wǎng)系統(tǒng)中的諧波大多數(shù)是由于電力電子技術(shù)的逆變整流單元和某些非線性負(fù)荷惹起，而管理諧波污染的實(shí)質(zhì)在于降低或者濾除流經(jīng)系統(tǒng)的諧波電流，從而將其控制在電力系統(tǒng)允許的范圍內(nèi)，因此對(duì)諧波的管理從諧波源處思索有兩種辦法：其一，在產(chǎn)生諧波的中央將諧波電流停止就地吸收處置;其二，在源頭處抑止諧波電流的產(chǎn)生。

微網(wǎng)中呈現(xiàn)的諧波問(wèn)題一定水平上請(qǐng)求經(jīng)過(guò)電力濾波安裝來(lái)處置，抑止諧波的手腕普通分為 LC 無(wú)源濾波器和有源濾波器(APF-Active Power Filter)以及二者的組合混合濾波器(HPF-Hybrid Power Filter)。

電力系統(tǒng)的無(wú)功均衡需求電壓來(lái)維持，因此要改善微網(wǎng)中的電壓動(dòng)搖和閃變問(wèn)題，主要依托各種無(wú)功補(bǔ)償措施。常用的無(wú)功補(bǔ)償安裝主要有靜止無(wú)功補(bǔ)償器(SVC)和靜止無(wú)功發(fā)作器(SVG)。

對(duì)諧波諧振現(xiàn)象的抑止措施除了裝置有源濾波器及補(bǔ)償設(shè)備的普通性辦法以外，還能夠從改善網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的角度動(dòng)手。一切微電源的逆變器應(yīng)該都具備2種功用：消極的“諧波電壓阻尼”(harmonic voltage damping)功用與積極的諧波電流補(bǔ)償(harmonic current compensation)功用。前者經(jīng)過(guò)控制回路的約束讓逆變器在一切階次的諧波電壓面前都表現(xiàn)為強(qiáng)電阻性阻抗，后者則在檢測(cè)到左近的設(shè)備發(fā)出諧波電流時(shí)啟動(dòng)。經(jīng)過(guò)這2個(gè)改良能夠使微網(wǎng)整體表現(xiàn)為對(duì)諧波的強(qiáng)阻尼環(huán)境，從基本上消弭諧波諧振現(xiàn)象的產(chǎn)生條件。