近年來，電能質量控制技術的發展非常迅速，主要體現在以下幾個方面。

　　1.電能質量控制的基礎理論研究方面

　　(1) 畸變波形下電能質量含義的研究。

　　(2) 電能質量的界定方法與評價體系的研究。

　　(3) 各功率成分的定義及物理意義的研究。

　　2.電能質量的檢測及應用儀器和設備方面

　　(1) 研究不同干擾條件下電能質量的科學測量方法及相應的監測儀器和設備。

　　(2) 針對各種電能質量指標均應有合理的計算分析方法，特別是針對不同干擾源的預測計算方法及其誤差的估算等。

　　(3) 建立電能質量指標計算分析程序和數據庫，及建立電能質量控制裝置的系統仿真模型。

　　3.采用數字化控制技術方面

　　(1) 可實現程序控制，改變控制方法或計算方法不必改變控制電路。

　　(2) 可提高系統穩定性、可靠性和靈活性，同時系統一般可不受溫度影響。

　　(3) 數字化控制裝置的重復性好、調試方便、便于批量生產。

　　(4) 易于實現并聯運行和智能化控制。

　　4.柔性交流輸電技術與柔性交流配電技術的發展與融合方面

　　基于電力電子技術的柔性交流輸電技術(FACTS)與直接服務于用戶的柔性交流配電技術(DFACTS)相融合，不僅能加強交流輸電系統的可控性和增大其電力傳輸能力，而且能加強供電的可靠性和提高電能質量。

　　5.非電力電子技術電能質量控制器的發展方面

　　采用非電力電子技術手段提高電能質量，包括應用新的拓撲改進電路結構，采用新的材料開發新器件等。

　　二、靜止同步補償器(STATCOM)應用趨勢和前景展望

　　STATCOM是一種基于大容量變流器技術的動態無功補償設備，結合自身技術特點與輸電系統的需求，STATCOM在輸電系統中的應用有如下趨勢。

　?。?） 開關器件以IGBT為主。從使用的開關器件來看，已由最初的強迫換相晶閘管、GTO發展到IGBT、IGCT等高性能復合器件。IGBT 器件近年來發展最快，雖然存在著器件串聯等技術難題，但良好的性能已成為IGBT器件應用的顯著優勢。

　　(2) 主回路向鏈式結構發展。雖然目前的STATCOM工程仍以多重化結構為主，但其承受系統不平衡能力有限，無法滿足輸電系統穩定運行的要求，限制了它在輸電系統的推廣應用;而鏈式結構的STATCOM具有分相可控，有利于解決系統的相間不平衡，無需多重化變壓器，避免復雜的IGBT串聯技術，易實現模塊化等顯著優點，已經成為大容量STATCOM結構發展的方向之一。

　　(3) 采用壓接IGBT串聯技術。

　　采用壓接IGBT串聯技術可大幅提高STATCOM裝置的集成度。與目前常用的焊接IGBT不同，壓接IGBT結構緊湊，使用壽命長，特別是使用中一旦出現損壞失效呈現短路特性，無需復雜的旁路技術，不會影響其他器件的運行，非常適合工程應用。該技術的突破為高集成度大容量STATCOM裝置的開發提供了可能。

　　(4) 方案設計向可移動化方向發展。與同容量SVC相比，STATCOM更便于做成移動式，可以向系統緊急需要無功的地點快速轉移、安裝和投入運行，滿足系統重新布置無功補償裝置的要求，這也成為STATCOM技術的發展趨勢之一。

　　(5) STATCOM技術向標準化方向發展。目前，STATCOM技術領域缺乏統一的標準規范，不利于技術的推廣應用。STATCOM技術的標準化是工程化的必然趨勢。

　　目前STATCOM拓撲結構的研究熱點在于模塊化多電平變流器和靜止同步補償器與變壓器進行一體化設計方面?？刂扑惴ㄑ芯繜狳c主要在于鏈式拓撲的電壓平衡控制、非理想電網情況下的控制策略以及在風力發電系統中的應用。

　　三、靜止式動態無功補償裝置(SVC)應用趨勢和前景展望

　　近20年來，世界各地發生的由電壓不穩定和電壓崩潰引發的大面積停電事故引起了各國的高度重視，這些事故都促使人們采取各種措施以維持電網穩定。

　　采用靜止無功補償器(SVC)是解決上述問題的有效措施之一。SVC技術在全世界的輸配電系統中得到了廣泛應用，它在提高電網穩定性以及改善配電系統的電能質量等方面發揮了重要作用，是目前各國普遍采用的先進實用技術，可作為電力系統的戰略防御手段。

　　基于TCR的SVC，雖然能夠快速抑制電壓波動，節約能源，平滑的控制無功負荷的允許波動，但波形呈鋸齒形，是一個很大的諧波源，而且還必須和FC同時運行，這些缺點限制了它的發展。

　　近幾年，俄羅斯、烏克蘭、中國和巴西開始使用磁控電抗器(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相似?，F代電網的無功補償，正向著優化、動態和平滑調節方向發展，用基于MCR的SVC改造和建設電網的無功補償，是提高電網電壓質量，降低線損，提高電網穩定水平的積極、有效、可行的措施，有著廣闊的發展前景。

　　四、無源濾波器(PPF)應用趨勢和前景展望

　　無源濾波器是目前應用最為廣泛的電網諧波治理裝置，隨著科學技術的不斷發展，由無源濾波器和有源濾波器結合組成的混合型濾波器(Hybrid Active Power Fiher 簡稱HAPF)也慢慢進入到實際工程應用領域，它兼顧了無源濾波器成本低和有源濾波器性能好的優點，具有很好的發展前景。

　　并聯型APF和并聯LC濾波器組合成的并聯混合型APF，由Takeda等人于1987年提出。該結構中，LC濾波器承擔大部分諧波和無功電流補償的任務，APF的作用是改善整個系統的性能以及抑制LC與電網阻抗之間可能發生的諧振。H.Fiijita等人于1990年提出的APF與LC濾波器串聯，再并聯到電網的并聯混合型APF。該結構中，諧波和無功電流主要由LC濾波器補償，而APF通過注入諧波電壓使得LC支路對諧波呈現低阻抗，從而改善LC濾波器的濾波特性，克服LC濾波器易與電網阻抗發生諧振的缺點。這種拓撲結構存在的不足是補償的無功電流將通過稱合變壓器流入APF，故不適用于同時補償大容量無功和諧波的場合。F.Z.Peng等人于1988年提出的串聯混合型APF拓撲結構。該結構中，APF對基波呈現低阻抗，但對諧波呈現高阻抗，迫使諧波電流流入LC濾波器。

　　注入式并聯混合型APF是為降低APF容量而提出的另一種拓撲結構。該結構因具有能降低裝置有源部分基波分壓、減少有源部分容量等優點，近些年來得到了較大的關注。

　　除了上述幾種拓撲結構外，國內外學者還提出了幾種混合型APF拓撲結構，這些方案將不同變流器進行組合，其中一個主要負責補償無功，而另一個主要負責補償諧波，從而充分發揮不同器件所構成的裝置的特點。

　　在工程實踐中，一般是根據經驗來設計無源濾波器的，沒有對其參數進行優化。近年來，有一些學者提出了基于多目標遺傳算法的無源濾波器優化設計方法，這種方法比較全面的考慮了無源濾波器設計中存在的問題和影響因素，以無源濾波器的初始投資、無功補償容量、濾波效果等作為優化目標，設計出的無源濾波器具有較好的綜合性能。

　　五、有源濾波器(APF)應用趨勢和前景展望

　　有源濾波器(APF)在國內市場的大規模應用，仍然面臨電力電子器件的價格與高壓場合下應用這兩方面的挑戰。

　　IGBT作為功率半導體器件的首選器件，廣泛地應用于可再生能源發電、智能配電與控制、分布式發電、電力牽引等領域，成為節能技術和低碳經濟的主要支撐。

　　雖然國外的IGBT產業取得了很大進展，但令人嘆惋的是，我們國家目前并未形成自己的IGBT產業，目前我們使用的IGBT管子全部是進口購買的。我國只能進口國外IGBT芯片，自己進行少量封裝。進口期件過高的價格也成為了抑制電力電子設備大規模商業化應用的主要因素之一。_

　　APF的補償模式比較靈活，如僅僅補償負載電流中的諧波分量、同時補償負載電流中的諧波和無功分量、補償電網電壓中的諧波等等。當然，較大的系統容量使得APF比PPF的成本高，接入高壓電網時需要使用升壓變壓器也限制了APF在高壓大功率場合的應用。因此，市場上現有的APF產品主要應用于低壓配電網。

　　隨著諧波污染的惡化，國家將加強對諧波污染的處罰力度，并出臺更為明確的法規。受此推動，APF的市場需求將會顯著增加。

　　未來有源濾波器技術的發展將主要依賴于電力電子器件的發展、新的諧波檢測算法與控制算法。

　　電力電子器件方面，超大功率、超快速、模塊化、智能化是IGBT發展的方向。同時，伴隨著IGBT國產化的加速推進，其性價比也將得到大幅的提升。

　　諧波電流檢測算法方面，為了解決瞬時無功功率理論在單相系統中難以應用的問題，出現了所謂的自適應噪聲消除方法(ANC)。此外， [[i]][[ii]][[iii]][[iv]]將人工神經網絡理論與信號處理中的自適應噪聲對消技術相結合，提出了基于神經網絡的自適應諧波電流檢測方法。目前這些方法大多處于仿真研究階段。

　　控制算法方面，針對常用的PI算法，近年來，有學者提出了一種針對非直流信號的積分器——廣義積分器，受到國內外學者的重視。

　　調制算法方面，鑒于滯環控制存在上述缺點，以優化開關頻率和減小穩態誤差為出發點，國內外學者提出了各種改進的滯環控制方法。

　　隨著控制理論的發展，滑模變結構控制、模糊控制 [[v]][[vi]]、神經網絡控制 [[vii]][[viii]][[ix]][[x]]和專家系統 [[xi]]等智能控制方法在也被嘗試應用在APF控制中，這些智能控制方法很少有單獨應用的，多數都是與其他控制相結合，以改善APF的控制性能，是APF控制技術未來的一個發展方向。

　　六、動態電壓恢復器(DVR)技術分析

　　根據應用場合不同，DVR可分為中壓DVR和低壓DVR。中壓DVR應用于三相三線電力系統，而低壓DVR應用于三相四線電力系統。對于不平衡電壓暫降，中壓DVR只需補償正序和負序電壓，而低壓DVR還需要額外補償零序電壓。

　　動態電壓恢復器可以串聯在敏感負荷與系統電源之間，防止系統電壓干擾造成敏感負荷工作異常。

　　目前對動態電壓恢復器的研究主要是軟件的研究，包括：電壓檢測方法的研究和補償策略的研究。

　　DVR具有良好的補償功能，對于抑制動態電壓發生跌落有較好的效果。要使其發揮功能，需運用科學合理的檢測方法快速且無偏差的檢測出需要補償的電壓信號。按照擾動特征量提取方法的不同，可將電壓跌落的檢測方法分為：缺損電壓法和基波分量法、小波變換法、峰值電壓法、基于瞬時無功功率理論的dq變換方法，pqr變換法等。

　　DVR的補償策略需要滿足在電網電壓跌落后維持負載電壓的幅值不變，常用的補償策略有：跌落前電壓補償法、同相電壓補償法和最小能量補償法。

　　七、固態切換開關(SSTS)技術分析

　　傳統的SSTS系統由一組電力電子器件組成，可以快速實現電能的傳輸由一路電源向另一路電源的轉換。但是，電力電子器件不是單純的傳導元件，電流的持續流過必然導致大量的能量損耗以及對附加冷卻設備的需求，從而致使了綜合效率的降低和成本的提高。

　　為此引入混合型開關的概念，通過機械開關和電力電子器件的并聯實現無中斷供電。在系統正常運行時，電能由機械開關輸送給用戶;當執行動作指令時，機械開關斷開，電力電子器件同時動作，電能由電力電子開關輸送給用戶，電流過第一個零點時，利用電子器件的特性將其截斷，動作時間不超過1/4周期。

　　這樣，就可以通過幾路由混合開關控制的輸電路徑構成的SSTS系統，實現無中斷供電，保護用戶的用電質量。這種全新的SSTS系統不僅保證了向用戶的高質量供電，同時具有結構緊湊、安裝面積小、綜合效率高的特點，適用于有較高供電質量要求的用戶。SSTS的研究勢必彌補國內電力行業SSTS系統的空白，使其成為解決配電網電能質量問題的有效手段。

　　八、微網電能質量治理技術分析

　　微網的電能質量受到自身和大電網的雙重影響，并且因電力電子裝置的大量使用，使得微網的電壓和電流波形出現畸變。其中，最突出的問題在于諧波電流的污染和電壓的波動閃變。微電源之所以會給大電網帶來許多諧波，一方面由于某些微電源自身構成諧波源，另一方面是微電源需要通過電力電子裝置接入大電網。若微電源直接發出基頻交流電，則其直接與系統相聯;若微電源發出直流電或高頻交流電，則通過逆變器與系統相聯。

　　鑒于微網系統中的諧波大多數是因為電力電子技術的逆變整流單元和某些非線性負荷引起，而治理諧波污染的本質在于降低或者濾除流經系統的諧波電流，從而將其控制在電力系統容許的范圍內，因而對諧波的治理從諧波源處考慮有兩種方法：其一，在產生諧波的地方將諧波電流進行就地吸收處理;其二，在源頭處抑制諧波電流的產生。

　　微網中出現的諧波問題一定程度上要求通過電力濾波裝置來處理，抑制諧波的手段一般分為 LC 無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)。

　　電力系統的無功平衡需要電壓來維持，因而要改善微網中的電壓波動和閃變問題，主要依靠各種無功補償措施。常用的無功補償裝置主要有靜止無功補償器(SVC)和靜止無功發生器(SVG)。

　　對諧波諧振現象的抑制措施除了安裝有源濾波器及補償設備的一般性方法以外，還可以從改善網絡環境的角度入手。所有微電源的逆變器應該都具備2種功能：消極的“諧波電壓阻尼”(harmonic voltage damping)功能與積極的諧波電流補償(harmonic current compensation)功能。前者通過控制回路的約束讓逆變器在所有階次的諧波電壓面前都表現為強電阻性阻抗，后者則在檢測到附近的設備發出諧波電流時啟動。通過這2個改進可以使微網整體表現為對諧波的強阻尼環境，從根本上消除諧波諧振現象的產生條件。

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