微电网是一种特殊的分布式发电系统,是连接配电网和可再生能源的重要桥梁和纽带,可以有效降低可再生能源并网单元对配电网的冲击,提高供电可靠性和电能质量。作为将分布式电源的直流电能转换为可并网利用的交流电能的设备,并网逆变器对微电网的稳定运行起到至关重要的作用。然而,并网逆变器直流侧的分布式发电单元往往具有间歇性和随机性等特征,传统的并网逆变器大多只能刚性地将分布式电源的直流电转换成纯正弦波的交流电,使并网逆变器在大多数的时间里并非以额定容量工作,存在动态的容量剩余。在分布式电源发电量不足以并网的情况下,并网逆变器不得不与微电网断开,频繁的状态切换也给微电网带来了不小的冲击。如何使并网逆变器持续地连接在微电网中,并利用变化的功率裕量对微电网进行诸如无功电流补偿、谐波电流补偿和负序电流补偿等辅助功能,成为了微电网研究极具研究价值的研究方向之一。本文以微电网中并网逆变器在动态剩余容量条件下添加辅助功能的技术需求为契机,对微电网中电能质量治理思路、谐波检测方法、谐波治理方法进行了以下研究:1、对微电网中基于并网逆变器的谐波电流治理思路进行了研究。通过分析电网中3类典型传统谐波电流治理目标:将治理点网侧电流波形治理为与电压波形成正比、将治理点网侧电流治理为对称正弦波形、消除治理点网侧电流中部分次谐波分量,指出这3类单一的谐波治理目标无法应对微电网中非线性负载接入和退出的动态变化和并网逆变器剩余容量的动态变化。提出了一种充分利用并网逆变器动态剩余容量、适应负载动态变化的柔性谐波电流治理思路:(1)在剩余容量充足时对谐波电流全部治理,在剩余容量受限时对部分次谐波分量进行治理;(2)负载引起的谐波电流大于电压引起的谐波电流时,对谐波电流全部治理(或分次治理),负载引起的谐波电流小于电压引起的谐波电流时,仅治理由谐波电压引起部分。2、提出了一种基于相位补偿的细粒度谐波检测方法。为了实现上述柔性治理思路,将任意次谐波电流各分量(包括基波正序分量、基波负序分量、任意次谐波正序分量、任意次谐波负序分量)进一步细分为有功成分和无功成分。对谐波电流进行施加相位补偿的同步坐标变换,在dq坐标系下完成谐波电流各分量的有功成分、无功成分的检测。仿真结果验证了该方法可精确地提取谐波电流各分量的有功成分和无功成分,满足细粒度任意次谐波检测的要求,具有精度高、实时性好的特点。3、设计了并网逆变器参考电流的控制电路。改进了多功能并网逆变器的功率跟踪控制电路,用于基波正序有功电流的控制和当前剩余容量的计算;构建了部分次谐波电流的控制结构,并根据剩余容量选择补偿电流的次数。通过理论分析,证明了电流任意次谐波分量在dq坐标系下的d轴坐标大于0时治理的不必要性,根据该结论,设计了零值比较器,自适应地判断当前谐波电流各分量的有功成分是否需要补偿。仿真结果验证了采用该策略的并网逆变器可以实现上述柔性谐波电流治理思路。本文所提出的细粒度的谐波检测方法和改进的控制电路结构,可以在不改变并网逆变器的主体硬件结构的前提下,同时完成有功功率输出的基本功能和精细谐波电流补偿的辅助功能,为微电网中的电能质量的治理提供了成本少、灵活的解决方案。