淺談微電網(wǎng)中太陽能發(fā)電系統(tǒng)的諧波治理

林應(yīng)標

摘 要：隨著能源問題和環(huán)境問題的日益突出，發(fā)展低碳經(jīng)濟、建設(shè)生態(tài)文明、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，已經(jīng)成為了社會發(fā)展的目標，而開發(fā)清潔的可再生能源也已經(jīng)成為了世界各國實現(xiàn)經(jīng)濟、社會可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略。由于光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)具有高環(huán)保、低噪聲、適用范圍廣等優(yōu)點，所以，備受社會各界的青睞。主要研究了微網(wǎng)太陽能發(fā)電系統(tǒng)中諧波的治理方法，用以提高電網(wǎng)的電能質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：微電網(wǎng)；太陽能；諧波；發(fā)電系統(tǒng)

中圖分類號：TM727 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）24-0072-02

在全球能源危機日漸加重的今天，為了滿足經(jīng)濟發(fā)展對電力的需求，不斷緩解能源利用和環(huán)境保護等造成的巨大壓力，世界各國越來越重視光伏、風力等經(jīng)濟、高效的綠色再生能源的發(fā)展。其中，太陽能發(fā)電不僅具有清潔、無污染、運行壽命長等特點，還具備了分布和應(yīng)用范圍廣、資源充足等優(yōu)勢，具有非常廣闊的發(fā)展前景。隨著電力電子技術(shù)的快速發(fā)展在給人們帶來更多利益的同時，電網(wǎng)也受到了諧波的污染，嚴重影響了電網(wǎng)的安全運行。

1 諧波產(chǎn)生原因分析

1.1 變流器產(chǎn)生的諧波

在光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)中，大量的電力電子裝置是產(chǎn)生諧波的主要來源，而諧波的產(chǎn)生會嚴重影響光伏發(fā)電并網(wǎng)。其中，逆變器和整流器等電子裝置的運用，很容易產(chǎn)生大量的諧波和三項不平衡電流。在微電網(wǎng)并網(wǎng)中，控制輸入信號、轉(zhuǎn)換信號的頻率幅值是變流器的工作流程，圖1為具體的工作原理。

1.2 負載系統(tǒng)產(chǎn)生的諧波

在電力系統(tǒng)中，負載在其工作過程中具有正、反兩方面的作用。按照電力系統(tǒng)負載的特質(zhì)，可將其分為線性負載和非線性負載。所謂“線性負載”，是指隨著電壓或電流的變化而不改變參數(shù)的負載，一般來說，其表現(xiàn)形式為正弦波；而隨著電壓或電流變化而改變參數(shù)的負載被稱為非線性負載，非正弦波是其表現(xiàn)形式。要想讓以工頻正弦電源為供電方式的系統(tǒng)不存在諧波，其前提是線性負載要占據(jù)整個系統(tǒng)，假如非線性負載出現(xiàn)在該系統(tǒng)中，就會導(dǎo)致電壓或電流發(fā)生畸變，那么，系統(tǒng)就會被諧波污染。一般來說，非線性負載使用的越多，系統(tǒng)被諧波污染的情況就越嚴重，二者之間成正比例關(guān)系。

2 抑制諧波的方法

消除電網(wǎng)諧波不僅能夠滿足客戶的需求，還能保證電網(wǎng)運行的安全性和經(jīng)濟性。當前，抑制諧波主要采取以下兩種方法：①主動型。它是指改造和設(shè)計電力電子設(shè)備，避免產(chǎn)生諧波，同時，要保持設(shè)備的單位功率因數(shù)，以降低系統(tǒng)的諧波注入量。

②被動型。該方法適用于各種諧波源，其原理是利用安裝在諧波源位置的諧波補償設(shè)備補償諧波。其中，無源濾波器的應(yīng)用最廣泛。目前，廣大科技工作者越來越重視有源濾波和靜止無功補償?shù)妊b置的設(shè)計和開發(fā)，并已取得了豐碩的成果。

2.1 主動治理諧波的方法

2.1.1 多重化技術(shù)

聯(lián)合使用多個變流器，應(yīng)用多重化技術(shù)，疊加處理產(chǎn)生的多個方波，避免低頻諧波產(chǎn)生，從而使階梯波達到近似于正弦波的效果。但是，很少使用該裝置的原因在于其結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，而且成本較高。

2.1.2 脈寬調(diào)制技術(shù)（PWM）

對只有幾百千伏安的中小功率設(shè)備而言，對它的控制可使用PWM或SVPWM等先進技術(shù)。調(diào)高變流器的諧波頻率，可以最大程度地降低電網(wǎng)側(cè)電流的畸變率，進而產(chǎn)生與正弦波波形相似的波形。

2.1.3 多電平技術(shù)

電流型逆變器適合使用多電平變流技術(shù)。它利用的是疊加方波電流波形的方式，并且輸入的電流波形與正弦波極為相似，與電源、電壓同相位。而電壓型逆變器則不同，它采用的是相移多重化技術(shù)，把電感和交流電源連接在一起，將來自逆變器的方波電壓疊加在一起，使電網(wǎng)側(cè)逆變器產(chǎn)生的電壓波形與正弦波接近。

應(yīng)用上述措施，可以在一定程度上降低諧波的含量，但是，仍然無法改變和完善整個電網(wǎng)的性能。因為一些電力電子裝置在工作時會產(chǎn)生一些高次諧波，所以，主動治理諧波的方法很少被采用。

2.2 被動治理諧波的方法

2.2.1 無源濾波裝置（PPF）

目前，抑制諧波的方法有很多，使用較多的是采用無源濾波裝置。它作為1組LC單調(diào)諧濾波器，是針對特定頻率設(shè)計的。將單調(diào)諧高通濾波器安裝在諧波源附近，能夠有效吸收諧波電流，也能夠補償無功功率。由于它結(jié)構(gòu)簡單，而且設(shè)備投入少，所以，能有效提高運行和維護的安全性、經(jīng)濟性。目前，該裝置已被廣泛應(yīng)用于實際系統(tǒng)中。但是，無源濾波裝置的缺點也不容被忽視，具體有以下三點：①LC回路與電網(wǎng)阻抗在一定條件下會發(fā)生串聯(lián)，或出現(xiàn)并聯(lián)諧振的情況，進而放大了某次諧波分量，無法有效保證電網(wǎng)的供電質(zhì)量。②濾波器無法消除非固定頻率的諧波。在設(shè)計諧振頻率時，需要考慮元件參數(shù)，而電網(wǎng)參數(shù)也會影響濾波的特性。因此，當電力系統(tǒng)的運行工況變化時，電網(wǎng)頻率和阻抗也會隨之改變，無法保證濾波的穩(wěn)定性。③該裝置體積較大，所以，損耗也相對較大。

2.2.2 有源電力濾波裝置（APF）

該裝置能夠抑制諧波的產(chǎn)生，有效補償無功功率。與傳統(tǒng)LC濾波器相比，有源電力濾波裝置能夠補償大小和頻率都發(fā)生改變的諧波和無功電流，它是一種補償效果良好的諧波，是實現(xiàn)無功補償?shù)睦硐胙b置。與無源濾波裝置相比，其優(yōu)勢較為明顯，具體包括：濾波效果不會隨著電網(wǎng)頻率和阻抗的變化而變化；與電網(wǎng)不會產(chǎn)生諧振現(xiàn)象，能有效抑制無源濾波器與系統(tǒng)之間的諧振；能夠以動態(tài)方式持續(xù)進行無功補償，特定次數(shù)諧波的補償方式靈活多樣；諧波補償不會受到負載諧波電流過大的影響，避免發(fā)生過載現(xiàn)象。但是，有源電力濾波裝置的缺點也十分明顯，它不僅建造和運行成本較高，而且補償單臺設(shè)備的容量也比較困難。

2.2.3 混合型有源電力濾波裝置

混合使用PPF和APF，前者主要補充含量較高、次數(shù)低的諧波和無功功率，而后者主要補償次數(shù)高的諧波電流。

3 諧波檢測方法的研究

在整個系統(tǒng)的運行過程中，如果諧波檢測環(huán)節(jié)無法準確檢測諧波電流，那么，補償諧波電流將沒有任何意義。以下是諧波檢測較常用的幾種方法。

3.1 基于模擬電路的諧波檢測方法

作為較早被使用的諧波檢測方法，模擬帶通濾波器能夠有效模擬電路，進而完成對諧波的檢測。但是，受濾波器中心頻率、元件參數(shù)和電壓頻率的限制，該方法很難取得理想的復(fù)頻特質(zhì)和相頻特質(zhì)的效果。

3.2 基于Fryze功率定義的檢測方法

基于Fryze功率定義的檢測方法是指在分解了負荷電流后，獲取到了與電壓波形分量不同的廣義無功電流。它以平均功率為基礎(chǔ)，對瞬間產(chǎn)生的有功電流進行積分再運算，因此，會造成延時，導(dǎo)致獲得的數(shù)據(jù)不準確。

3.3 基于傅氏變換FFT的諧波檢測方法

該方法精準度高，且功能全面。它是將檢測到的諧波信號通過快速傅立葉變換算法分解，從而獲得各次諧波幅值和相位系數(shù)的分量，由此可得各諧波的數(shù)學表達式。該方法不僅適用范圍大，而且簡單、便捷。

3.4 基于小波變換的諧波檢測方法

所謂“基于小波變換的諧波檢測方法”，就是指有效信息的提取和細化分析，它需要通過伸縮和平移函數(shù)或信號等運算，依靠時間和頻率不斷的局域變化來完成。該方法不僅被應(yīng)用于力學、信號分析、圖像識別等方面，而且在故障診斷、計算機視覺等諸多領(lǐng)域，小波變換也已獲得了多項重要的應(yīng)用成果。

4 結(jié)論

本文闡述了光伏發(fā)電和諧波抑制的概念、特點，研究了微電網(wǎng)中的光伏發(fā)電系統(tǒng)，并深入分析了微電網(wǎng)中的諧波影響電網(wǎng)諧波的原因，同時，也提出了抑制諧波和檢測諧波的方法，這對太陽能發(fā)電系統(tǒng)的諧波治理有重要的意義。

參考文獻

[1]羅安，吳傳平，彭雙劍.諧波治理技術(shù)現(xiàn)狀及其發(fā)展[J].大功率變流技術(shù)，2011（6）.

[2]馮垛生，宋金蓮，趙慧，等.太陽能發(fā)電原理與應(yīng)用[M].北京：人民郵電出版社，2007.

〔編輯：白潔〕

摘 要：隨著能源問題和環(huán)境問題的日益突出，發(fā)展低碳經(jīng)濟、建設(shè)生態(tài)文明、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，已經(jīng)成為了社會發(fā)展的目標，而開發(fā)清潔的可再生能源也已經(jīng)成為了世界各國實現(xiàn)經(jīng)濟、社會可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略。由于光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)具有高環(huán)保、低噪聲、適用范圍廣等優(yōu)點，所以，備受社會各界的青睞。主要研究了微網(wǎng)太陽能發(fā)電系統(tǒng)中諧波的治理方法，用以提高電網(wǎng)的電能質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：微電網(wǎng)；太陽能；諧波；發(fā)電系統(tǒng)

中圖分類號：TM727 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）24-0072-02

在全球能源危機日漸加重的今天，為了滿足經(jīng)濟發(fā)展對電力的需求，不斷緩解能源利用和環(huán)境保護等造成的巨大壓力，世界各國越來越重視光伏、風力等經(jīng)濟、高效的綠色再生能源的發(fā)展。其中，太陽能發(fā)電不僅具有清潔、無污染、運行壽命長等特點，還具備了分布和應(yīng)用范圍廣、資源充足等優(yōu)勢，具有非常廣闊的發(fā)展前景。隨著電力電子技術(shù)的快速發(fā)展在給人們帶來更多利益的同時，電網(wǎng)也受到了諧波的污染，嚴重影響了電網(wǎng)的安全運行。

1 諧波產(chǎn)生原因分析

1.1 變流器產(chǎn)生的諧波

在光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)中，大量的電力電子裝置是產(chǎn)生諧波的主要來源，而諧波的產(chǎn)生會嚴重影響光伏發(fā)電并網(wǎng)。其中，逆變器和整流器等電子裝置的運用，很容易產(chǎn)生大量的諧波和三項不平衡電流。在微電網(wǎng)并網(wǎng)中，控制輸入信號、轉(zhuǎn)換信號的頻率幅值是變流器的工作流程，圖1為具體的工作原理。

1.2 負載系統(tǒng)產(chǎn)生的諧波

在電力系統(tǒng)中，負載在其工作過程中具有正、反兩方面的作用。按照電力系統(tǒng)負載的特質(zhì)，可將其分為線性負載和非線性負載。所謂“線性負載”，是指隨著電壓或電流的變化而不改變參數(shù)的負載，一般來說，其表現(xiàn)形式為正弦波；而隨著電壓或電流變化而改變參數(shù)的負載被稱為非線性負載，非正弦波是其表現(xiàn)形式。要想讓以工頻正弦電源為供電方式的系統(tǒng)不存在諧波，其前提是線性負載要占據(jù)整個系統(tǒng)，假如非線性負載出現(xiàn)在該系統(tǒng)中，就會導(dǎo)致電壓或電流發(fā)生畸變，那么，系統(tǒng)就會被諧波污染。一般來說，非線性負載使用的越多，系統(tǒng)被諧波污染的情況就越嚴重，二者之間成正比例關(guān)系。

2 抑制諧波的方法

消除電網(wǎng)諧波不僅能夠滿足客戶的需求，還能保證電網(wǎng)運行的安全性和經(jīng)濟性。當前，抑制諧波主要采取以下兩種方法：①主動型。它是指改造和設(shè)計電力電子設(shè)備，避免產(chǎn)生諧波，同時，要保持設(shè)備的單位功率因數(shù)，以降低系統(tǒng)的諧波注入量。

②被動型。該方法適用于各種諧波源，其原理是利用安裝在諧波源位置的諧波補償設(shè)備補償諧波。其中，無源濾波器的應(yīng)用最廣泛。目前，廣大科技工作者越來越重視有源濾波和靜止無功補償?shù)妊b置的設(shè)計和開發(fā)，并已取得了豐碩的成果。

2.1 主動治理諧波的方法

2.1.1 多重化技術(shù)

聯(lián)合使用多個變流器，應(yīng)用多重化技術(shù)，疊加處理產(chǎn)生的多個方波，避免低頻諧波產(chǎn)生，從而使階梯波達到近似于正弦波的效果。但是，很少使用該裝置的原因在于其結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，而且成本較高。

2.1.2 脈寬調(diào)制技術(shù)（PWM）

對只有幾百千伏安的中小功率設(shè)備而言，對它的控制可使用PWM或SVPWM等先進技術(shù)。調(diào)高變流器的諧波頻率，可以最大程度地降低電網(wǎng)側(cè)電流的畸變率，進而產(chǎn)生與正弦波波形相似的波形。

2.1.3 多電平技術(shù)

電流型逆變器適合使用多電平變流技術(shù)。它利用的是疊加方波電流波形的方式，并且輸入的電流波形與正弦波極為相似，與電源、電壓同相位。而電壓型逆變器則不同，它采用的是相移多重化技術(shù)，把電感和交流電源連接在一起，將來自逆變器的方波電壓疊加在一起，使電網(wǎng)側(cè)逆變器產(chǎn)生的電壓波形與正弦波接近。

應(yīng)用上述措施，可以在一定程度上降低諧波的含量，但是，仍然無法改變和完善整個電網(wǎng)的性能。因為一些電力電子裝置在工作時會產(chǎn)生一些高次諧波，所以，主動治理諧波的方法很少被采用。

2.2 被動治理諧波的方法

2.2.1 無源濾波裝置（PPF）

目前，抑制諧波的方法有很多，使用較多的是采用無源濾波裝置。它作為1組LC單調(diào)諧濾波器，是針對特定頻率設(shè)計的。將單調(diào)諧高通濾波器安裝在諧波源附近，能夠有效吸收諧波電流，也能夠補償無功功率。由于它結(jié)構(gòu)簡單，而且設(shè)備投入少，所以，能有效提高運行和維護的安全性、經(jīng)濟性。目前，該裝置已被廣泛應(yīng)用于實際系統(tǒng)中。但是，無源濾波裝置的缺點也不容被忽視，具體有以下三點：①LC回路與電網(wǎng)阻抗在一定條件下會發(fā)生串聯(lián)，或出現(xiàn)并聯(lián)諧振的情況，進而放大了某次諧波分量，無法有效保證電網(wǎng)的供電質(zhì)量。②濾波器無法消除非固定頻率的諧波。在設(shè)計諧振頻率時，需要考慮元件參數(shù)，而電網(wǎng)參數(shù)也會影響濾波的特性。因此，當電力系統(tǒng)的運行工況變化時，電網(wǎng)頻率和阻抗也會隨之改變，無法保證濾波的穩(wěn)定性。③該裝置體積較大，所以，損耗也相對較大。

2.2.2 有源電力濾波裝置（APF）

該裝置能夠抑制諧波的產(chǎn)生，有效補償無功功率。與傳統(tǒng)LC濾波器相比，有源電力濾波裝置能夠補償大小和頻率都發(fā)生改變的諧波和無功電流，它是一種補償效果良好的諧波，是實現(xiàn)無功補償?shù)睦硐胙b置。與無源濾波裝置相比，其優(yōu)勢較為明顯，具體包括：濾波效果不會隨著電網(wǎng)頻率和阻抗的變化而變化；與電網(wǎng)不會產(chǎn)生諧振現(xiàn)象，能有效抑制無源濾波器與系統(tǒng)之間的諧振；能夠以動態(tài)方式持續(xù)進行無功補償，特定次數(shù)諧波的補償方式靈活多樣；諧波補償不會受到負載諧波電流過大的影響，避免發(fā)生過載現(xiàn)象。但是，有源電力濾波裝置的缺點也十分明顯，它不僅建造和運行成本較高，而且補償單臺設(shè)備的容量也比較困難。

2.2.3 混合型有源電力濾波裝置

混合使用PPF和APF，前者主要補充含量較高、次數(shù)低的諧波和無功功率，而后者主要補償次數(shù)高的諧波電流。

3 諧波檢測方法的研究

在整個系統(tǒng)的運行過程中，如果諧波檢測環(huán)節(jié)無法準確檢測諧波電流，那么，補償諧波電流將沒有任何意義。以下是諧波檢測較常用的幾種方法。

3.1 基于模擬電路的諧波檢測方法

作為較早被使用的諧波檢測方法，模擬帶通濾波器能夠有效模擬電路，進而完成對諧波的檢測。但是，受濾波器中心頻率、元件參數(shù)和電壓頻率的限制，該方法很難取得理想的復(fù)頻特質(zhì)和相頻特質(zhì)的效果。

3.2 基于Fryze功率定義的檢測方法

基于Fryze功率定義的檢測方法是指在分解了負荷電流后，獲取到了與電壓波形分量不同的廣義無功電流。它以平均功率為基礎(chǔ)，對瞬間產(chǎn)生的有功電流進行積分再運算，因此，會造成延時，導(dǎo)致獲得的數(shù)據(jù)不準確。

3.3 基于傅氏變換FFT的諧波檢測方法

該方法精準度高，且功能全面。它是將檢測到的諧波信號通過快速傅立葉變換算法分解，從而獲得各次諧波幅值和相位系數(shù)的分量，由此可得各諧波的數(shù)學表達式。該方法不僅適用范圍大，而且簡單、便捷。

3.4 基于小波變換的諧波檢測方法

所謂“基于小波變換的諧波檢測方法”，就是指有效信息的提取和細化分析，它需要通過伸縮和平移函數(shù)或信號等運算，依靠時間和頻率不斷的局域變化來完成。該方法不僅被應(yīng)用于力學、信號分析、圖像識別等方面，而且在故障診斷、計算機視覺等諸多領(lǐng)域，小波變換也已獲得了多項重要的應(yīng)用成果。

4 結(jié)論

本文闡述了光伏發(fā)電和諧波抑制的概念、特點，研究了微電網(wǎng)中的光伏發(fā)電系統(tǒng)，并深入分析了微電網(wǎng)中的諧波影響電網(wǎng)諧波的原因，同時，也提出了抑制諧波和檢測諧波的方法，這對太陽能發(fā)電系統(tǒng)的諧波治理有重要的意義。

參考文獻

[1]羅安，吳傳平，彭雙劍.諧波治理技術(shù)現(xiàn)狀及其發(fā)展[J].大功率變流技術(shù)，2011（6）.

[2]馮垛生，宋金蓮，趙慧，等.太陽能發(fā)電原理與應(yīng)用[M].北京：人民郵電出版社，2007.

〔編輯：白潔〕

摘 要：隨著能源問題和環(huán)境問題的日益突出，發(fā)展低碳經(jīng)濟、建設(shè)生態(tài)文明、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，已經(jīng)成為了社會發(fā)展的目標，而開發(fā)清潔的可再生能源也已經(jīng)成為了世界各國實現(xiàn)經(jīng)濟、社會可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略。由于光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)具有高環(huán)保、低噪聲、適用范圍廣等優(yōu)點，所以，備受社會各界的青睞。主要研究了微網(wǎng)太陽能發(fā)電系統(tǒng)中諧波的治理方法，用以提高電網(wǎng)的電能質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：微電網(wǎng)；太陽能；諧波；發(fā)電系統(tǒng)

中圖分類號：TM727 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）24-0072-02

在全球能源危機日漸加重的今天，為了滿足經(jīng)濟發(fā)展對電力的需求，不斷緩解能源利用和環(huán)境保護等造成的巨大壓力，世界各國越來越重視光伏、風力等經(jīng)濟、高效的綠色再生能源的發(fā)展。其中，太陽能發(fā)電不僅具有清潔、無污染、運行壽命長等特點，還具備了分布和應(yīng)用范圍廣、資源充足等優(yōu)勢，具有非常廣闊的發(fā)展前景。隨著電力電子技術(shù)的快速發(fā)展在給人們帶來更多利益的同時，電網(wǎng)也受到了諧波的污染，嚴重影響了電網(wǎng)的安全運行。

1 諧波產(chǎn)生原因分析

1.1 變流器產(chǎn)生的諧波

在光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)中，大量的電力電子裝置是產(chǎn)生諧波的主要來源，而諧波的產(chǎn)生會嚴重影響光伏發(fā)電并網(wǎng)。其中，逆變器和整流器等電子裝置的運用，很容易產(chǎn)生大量的諧波和三項不平衡電流。在微電網(wǎng)并網(wǎng)中，控制輸入信號、轉(zhuǎn)換信號的頻率幅值是變流器的工作流程，圖1為具體的工作原理。

1.2 負載系統(tǒng)產(chǎn)生的諧波

在電力系統(tǒng)中，負載在其工作過程中具有正、反兩方面的作用。按照電力系統(tǒng)負載的特質(zhì)，可將其分為線性負載和非線性負載。所謂“線性負載”，是指隨著電壓或電流的變化而不改變參數(shù)的負載，一般來說，其表現(xiàn)形式為正弦波；而隨著電壓或電流變化而改變參數(shù)的負載被稱為非線性負載，非正弦波是其表現(xiàn)形式。要想讓以工頻正弦電源為供電方式的系統(tǒng)不存在諧波，其前提是線性負載要占據(jù)整個系統(tǒng)，假如非線性負載出現(xiàn)在該系統(tǒng)中，就會導(dǎo)致電壓或電流發(fā)生畸變，那么，系統(tǒng)就會被諧波污染。一般來說，非線性負載使用的越多，系統(tǒng)被諧波污染的情況就越嚴重，二者之間成正比例關(guān)系。

2 抑制諧波的方法

消除電網(wǎng)諧波不僅能夠滿足客戶的需求，還能保證電網(wǎng)運行的安全性和經(jīng)濟性。當前，抑制諧波主要采取以下兩種方法：①主動型。它是指改造和設(shè)計電力電子設(shè)備，避免產(chǎn)生諧波，同時，要保持設(shè)備的單位功率因數(shù)，以降低系統(tǒng)的諧波注入量。

②被動型。該方法適用于各種諧波源，其原理是利用安裝在諧波源位置的諧波補償設(shè)備補償諧波。其中，無源濾波器的應(yīng)用最廣泛。目前，廣大科技工作者越來越重視有源濾波和靜止無功補償?shù)妊b置的設(shè)計和開發(fā)，并已取得了豐碩的成果。

2.1 主動治理諧波的方法

2.1.1 多重化技術(shù)

聯(lián)合使用多個變流器，應(yīng)用多重化技術(shù)，疊加處理產(chǎn)生的多個方波，避免低頻諧波產(chǎn)生，從而使階梯波達到近似于正弦波的效果。但是，很少使用該裝置的原因在于其結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，而且成本較高。

2.1.2 脈寬調(diào)制技術(shù)（PWM）

對只有幾百千伏安的中小功率設(shè)備而言，對它的控制可使用PWM或SVPWM等先進技術(shù)。調(diào)高變流器的諧波頻率，可以最大程度地降低電網(wǎng)側(cè)電流的畸變率，進而產(chǎn)生與正弦波波形相似的波形。

2.1.3 多電平技術(shù)

電流型逆變器適合使用多電平變流技術(shù)。它利用的是疊加方波電流波形的方式，并且輸入的電流波形與正弦波極為相似，與電源、電壓同相位。而電壓型逆變器則不同，它采用的是相移多重化技術(shù)，把電感和交流電源連接在一起，將來自逆變器的方波電壓疊加在一起，使電網(wǎng)側(cè)逆變器產(chǎn)生的電壓波形與正弦波接近。

應(yīng)用上述措施，可以在一定程度上降低諧波的含量，但是，仍然無法改變和完善整個電網(wǎng)的性能。因為一些電力電子裝置在工作時會產(chǎn)生一些高次諧波，所以，主動治理諧波的方法很少被采用。

2.2 被動治理諧波的方法

2.2.1 無源濾波裝置（PPF）

目前，抑制諧波的方法有很多，使用較多的是采用無源濾波裝置。它作為1組LC單調(diào)諧濾波器，是針對特定頻率設(shè)計的。將單調(diào)諧高通濾波器安裝在諧波源附近，能夠有效吸收諧波電流，也能夠補償無功功率。由于它結(jié)構(gòu)簡單，而且設(shè)備投入少，所以，能有效提高運行和維護的安全性、經(jīng)濟性。目前，該裝置已被廣泛應(yīng)用于實際系統(tǒng)中。但是，無源濾波裝置的缺點也不容被忽視，具體有以下三點：①LC回路與電網(wǎng)阻抗在一定條件下會發(fā)生串聯(lián)，或出現(xiàn)并聯(lián)諧振的情況，進而放大了某次諧波分量，無法有效保證電網(wǎng)的供電質(zhì)量。②濾波器無法消除非固定頻率的諧波。在設(shè)計諧振頻率時，需要考慮元件參數(shù)，而電網(wǎng)參數(shù)也會影響濾波的特性。因此，當電力系統(tǒng)的運行工況變化時，電網(wǎng)頻率和阻抗也會隨之改變，無法保證濾波的穩(wěn)定性。③該裝置體積較大，所以，損耗也相對較大。

2.2.2 有源電力濾波裝置（APF）

該裝置能夠抑制諧波的產(chǎn)生，有效補償無功功率。與傳統(tǒng)LC濾波器相比，有源電力濾波裝置能夠補償大小和頻率都發(fā)生改變的諧波和無功電流，它是一種補償效果良好的諧波，是實現(xiàn)無功補償?shù)睦硐胙b置。與無源濾波裝置相比，其優(yōu)勢較為明顯，具體包括：濾波效果不會隨著電網(wǎng)頻率和阻抗的變化而變化；與電網(wǎng)不會產(chǎn)生諧振現(xiàn)象，能有效抑制無源濾波器與系統(tǒng)之間的諧振；能夠以動態(tài)方式持續(xù)進行無功補償，特定次數(shù)諧波的補償方式靈活多樣；諧波補償不會受到負載諧波電流過大的影響，避免發(fā)生過載現(xiàn)象。但是，有源電力濾波裝置的缺點也十分明顯，它不僅建造和運行成本較高，而且補償單臺設(shè)備的容量也比較困難。

2.2.3 混合型有源電力濾波裝置

混合使用PPF和APF，前者主要補充含量較高、次數(shù)低的諧波和無功功率，而后者主要補償次數(shù)高的諧波電流。

3 諧波檢測方法的研究

在整個系統(tǒng)的運行過程中，如果諧波檢測環(huán)節(jié)無法準確檢測諧波電流，那么，補償諧波電流將沒有任何意義。以下是諧波檢測較常用的幾種方法。

3.1 基于模擬電路的諧波檢測方法

作為較早被使用的諧波檢測方法，模擬帶通濾波器能夠有效模擬電路，進而完成對諧波的檢測。但是，受濾波器中心頻率、元件參數(shù)和電壓頻率的限制，該方法很難取得理想的復(fù)頻特質(zhì)和相頻特質(zhì)的效果。

3.2 基于Fryze功率定義的檢測方法

基于Fryze功率定義的檢測方法是指在分解了負荷電流后，獲取到了與電壓波形分量不同的廣義無功電流。它以平均功率為基礎(chǔ)，對瞬間產(chǎn)生的有功電流進行積分再運算，因此，會造成延時，導(dǎo)致獲得的數(shù)據(jù)不準確。

3.3 基于傅氏變換FFT的諧波檢測方法

該方法精準度高，且功能全面。它是將檢測到的諧波信號通過快速傅立葉變換算法分解，從而獲得各次諧波幅值和相位系數(shù)的分量，由此可得各諧波的數(shù)學表達式。該方法不僅適用范圍大，而且簡單、便捷。

3.4 基于小波變換的諧波檢測方法

所謂“基于小波變換的諧波檢測方法”，就是指有效信息的提取和細化分析，它需要通過伸縮和平移函數(shù)或信號等運算，依靠時間和頻率不斷的局域變化來完成。該方法不僅被應(yīng)用于力學、信號分析、圖像識別等方面，而且在故障診斷、計算機視覺等諸多領(lǐng)域，小波變換也已獲得了多項重要的應(yīng)用成果。

4 結(jié)論

本文闡述了光伏發(fā)電和諧波抑制的概念、特點，研究了微電網(wǎng)中的光伏發(fā)電系統(tǒng)，并深入分析了微電網(wǎng)中的諧波影響電網(wǎng)諧波的原因，同時，也提出了抑制諧波和檢測諧波的方法，這對太陽能發(fā)電系統(tǒng)的諧波治理有重要的意義。

參考文獻

[1]羅安，吳傳平，彭雙劍.諧波治理技術(shù)現(xiàn)狀及其發(fā)展[J].大功率變流技術(shù)，2011（6）.

[2]馮垛生，宋金蓮，趙慧，等.太陽能發(fā)電原理與應(yīng)用[M].北京：人民郵電出版社，2007.

〔編輯：白潔〕