谐波治理

全球经济的低碳化发展，对汽车行业和电力行业都提出了新的要求，在汽车行业的变革就是新能源汽车，而电力行业的变革则是智能电网，随着信息产业的快速发展，今后的电动汽车和智能电网将会实现高度的信息化网络化互动化，两者有机的结合将会给人们带来一种新的能源消费方式。结合大量资料，认识到大量电动汽车在充电过程中，不仅会加剧电网系统的峰谷差，同时还会产生大量谐波分量污染电网。对于电动汽车充电过程产生谐波对电网的影响，可以选用PWM新式整流充电设备、加装滤波器、以及优化充电机的投入间隔控制策略等技术手段加以治理和控制，进而实现电动汽车充电与电网稳定运行的安全互动。

提出了一套创新性的解决方案和配套产品，产品包括配网电能柔性治理装置，治理装置可以有效解决新型配电网电压越限问题，以及谐波治理和无功补偿难题；采用自适应智能变压器可以解决反向重过载问题，提升配电网承载能力；采用电容取电型网源断路器和人工智能算法，能够提升新型配电网故障处理能力。

​6月6日，由国网浙江省电力有限公司牵头研发设计的高压有源滤波器在华能嘉兴2号海上风电场投运。据介绍，高压有源滤波技术是一种全新的主动滤波技术，可实时检测并网点的谐波特征，通过主动注入与谐波电流幅值相同、相位相反的电流，形成谐波消纳通道，抵消谐波的影响，达到治理谐波目的。相较于常规的无源滤波器，高压有源滤波器可滤除更大频率范围内的谐波，且不会造成谐振，适应能力更强，滤波效果更佳，更适合机理复杂的海上风电场的谐波治理需求。

电力电子化系统的快速发展导致电网中的谐波问题日益严重。为进一步提高有源电力滤波器(active power filter, APF)的补偿电流跟踪性能和滤波效果，提出一种基于金枪鱼群优化(tuna swarm optimization, TSO)算法的改进型分数阶快速终端滑模控制(improved fractional-order fast terminal sliding mode control, IFOFTSMC)策略。首先，搭建三相并联型APF的数学模型，并考虑其参数扰动。其次，提出一种改进的分数阶快速终端滑模控制策略，其中滑模面采用分数阶快速终端滑模与分数阶PI相结合，并进行了有限时间分析，趋近律采用指数趋近律和幂次趋近律相结合，同时以反双曲正弦函作为切换项。然后，利用TSO算法对所设计控制器的参数和阶次进行优化并获得最优解。最后，通过仿真验证了所提控制方法的有效性。此外，经与相关文献比较进一步证实了所提优化控制算法不仅可以获得最优控制参数和最优分数阶阶次，使系统在有限时间内到达稳定，还能使APF具有更好的电流跟踪性能、滤波效果和更强的鲁棒性。

项目研究开发基于电力电子技术的电能质量综合治理装置，攻克了高精度高鲁棒性检测、调制、控制等技术难题，取得了集理论、控制技术、产品、应用于一体的系列成果，解决了现有治理装置功能单一，体积大，调节精度差的问题，实现了三相不平衡调整、无功精确补偿、双向无级调压、动态谐波治理。 本项目解决了一系列低压配网电能质量综合治理装置的关键技术，有效提高配网电能质量，保证电网的稳定运行。

针对光伏并网发电系统中非线性负载带来的谐波问题，以及大量单相非线性负载接入后的三相电力系统严重不对称情况，提出一种新型混合型滤波器主电路结构和基于应用改进的对称分量法的有源滤波器控制方法。首先，建立混合型滤波器的主电路结构，分析有源部分的拓扑结构和无源部分的工作模式及零序电抗。接着，给出该滤波器的锁相环控制电路以及整体硬件控制结构。针对三相负载严重不对称情况，采用改进对称分量法精确提取中线侧零序电流分量，实现滤波器有源部分的控制。最后，通过仿真验证与现场应用，验证了该混合型滤波器及控制方法在三相负载对称和严重不对称情况下的有效性，结果表明其具有明显的滤波效果及较优的经济性。

针对电动汽车充电站投运后引起的电能质量问题，提出用静止无功补偿器和有源电力滤波器组成的联合系统来治理。分析了电动汽车充电站投运后产生电能质量问题；针对“特定次谐波检测法”，采用一种基于广义积分器的新型广义积分迭代控制算法，与常规的PI控制相比，该算法计算量小，能够对特定次数的谐波进行分频控制，实现对“特定次谐波的补偿”；最后利用MATLAB软件进行仿真并搭建实验平台进行实验,仿真结果和实验结果验证了联合系统的有效性和可行性。

在水务行业供配电系统中，涉及曝气风机、提升泵、污泥脱水设备等感性负荷设备，导致异步电动机产生较多无功功率和大量的谐波，使部分设备表现出轻载或不满载运行状况降低功率因数，以及谐波对配电系统、负载产生较大的危害。就此，水务行业需提高对电能质量的重视，通过有效的无功补偿、谐波治理措施，调节功率因数和滤除谐波，从而节能降耗。