微电网可将多种间歇式新能源和负荷联系起来,对电网表现为可控单元,具有灵活便捷就地消纳等优点,因此微电网已成为分布式新能源的重要组织利用形式。但由于微电网存在大量间歇式电源,并采用电力电子装置接入主馈线,惯性为零,抗扰动能力弱。同时由于微电网的容量有限,分布式发电(Distributed Generation,DG)的波动、负荷的波动、离并网过程都会对馈线产生较大的影响。因此,相对于大电网,微电网交流馈线的电压闪变和波动将更加频繁剧烈。如果不能检测并有效治理,闪变和暂降将进一步导致DG解列、负载馈线脱离,敏感用电设备工作失常,甚至网络的崩溃。在大电网中可以采用动态电压恢复器(Dynamic Voltage Regulator,DVR)、静止无功发生器(Static Var Generator,SVG)、有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)等电能质量治理设备来应对电压跌落等问题。但由于体积、速度、成本、自动化程度等问题,不适合微电网使用。本文研究基于储能的微电网电能质量快速治理技术,研制微电网新型电能质量治理设备。为微电网电能质量治理提供理论支撑和技术支持,对微电网电能质量的治理具有重要意义。本论文的主要研究工作和成果如下:(1)阐述了微电网的结构和运行特点,对比分析了现有微电网存在的电能质量问题、微电网电压波动及治理现状。针对微电网馈线中的功率波动和电压暂降等问题,提出了一种适合微电网电能质量治理设备应用的新型拓扑结构。通过对各模块的工作原理进行详细的分析,分别建立它们的数学模型,为后续研究提供了理论支撑。(2)针对微电网电压波动快速治理对检测精度和速度有更高要求的问题,提出了一种基于HHT-LES组合算法的微电网电压跌落快速检测新算法。利用自适应HHT采样算法实时跟踪信号带宽,采样后数据再通过LES算法计算,最终可快速、准确地检测微电网电压波动的时间,幅值和相位。仿真和实验证明该组合算法计算量少,检测精度可控制在2%以内,可有效提高系统对微电网电压跌落的快速检测。(3)针对储能在微电网电能质量治理中所起的关键作用,分别提出了两种基于能量型和功率型的储能优化配置方案。在已知微电网微源功率输出、负荷和功率控制目标时。通过分析交流母线的功率波动特性,以优化储能运行为目标,以各功率设备的功率输出、储能成本和电池荷电状态为约束条件。最终得到能量型和功率型的储能容量优化配置方案。(4)针对并联侧功率快速补偿控制过程出现较大误差等问题,提出了一种采用反馈线性化控制优化电流内环控制,瞬时功率控制用于外环控制的新方法。通过对内环系统的精确反馈线性化,使系统输入、输出间呈现了线性关系,有功电流id与无功电流iq得到了解耦。在此基础上,加入功率外环以实现有功和无功的瞬时功率控制,加快了外环功率的调整过程,从而实现了对微电网母线功率亏空的快速补偿。研究表明:该方法抗干扰性及鲁棒性好,具有更为优越的动、静态性能,并可减少谐波电流对微电网系统的污染。(5)针对单纯的前馈控制并不能满足串联侧电压跌落快速补偿控制的要求,提出了一种基于外环双闭环反馈控制的控制策略。通过将串联侧补偿单元的实际输出信号反馈至参考信号,并通过对比修正误差,达到使输出信号更接近于原始参考信号的目标。为了进一步提高系统对变负荷控制的适应能力和系统整体稳定性,利用在负载侧母线电压外环反馈和直流母线电流内环反馈组成的双闭环反馈系统的复合控制方法,最终达到改善电压跌落补偿能力的目的。(6)针对新型电能质量控制器串、并联同时工作存在的协同性差,且控制器之间存在相互耦合作用等问题,提出了一种基于多目标协同工作的控制策略。该方法在系统稳态时可使功率潮流分布达到最优,暂态时可抑制母线电压波动以提高微电网系统电能质量。在此基础上,研究了基于正负序分量分离的前馈解耦算法,使电网电流中的负序分量几乎全都降在线路阻抗上,实现对微电网三相不平衡电压的快速补偿。最后分析了基于比例谐振控制的谐波补偿控制策略。这些控制方法可有效提高微电网新型电能质量控制器的综合电能质量补偿能力。(7)为验证新型电能质量控制器的理论及对微电网电能质量治理的实际效果,搭建了容量为20kVA的实验平台并对其进行实验研究。首先,验证了各主要工作部件的工作性能;其次,对并网/离网过程、功率波动和无功补偿进行了实验研究,并详细分析了各种条件下的输出结果;最后,对快速电压跌落检测和补偿做了实验验证。实验结果证明:所设计的新型电能质量控制器对微电网的功率和电压波动可实现快速补偿,从而提高微电网系统的电能质量。