湖南大學國家電能變換與控制工程技術研究中心的研究人員姜飛、涂春鳴等，在2015年第23期《電工技術學報》上撰文，提出一種適用于主動配電網(ADN)的多功能串聯補償器(MFSC)，可作為分布式能源系統(tǒng)與公共交流配電網的連接接口，實現動態(tài)電壓補償及故障限流的雙功能。分別分析電網正常運行及發(fā)生短路故障下，MFSC的工作原理和直流系統(tǒng)能量平衡原理，并建立MFSC電壓補償及故障限流數學模型。

　　此外，提出MFSC的電壓補償模式、故障限流模式、分布式電源與儲能單元協(xié)調模式的控制策略。最后，在PSCAD/EMTDC仿真軟件上驗證了所提新拓撲的有效性，并搭建實驗室平臺驗證了其電壓補償功能及限流功能的正確性。

　　隨著各級政府及居民環(huán)境保護意識的逐步提升，分布式能源（如太陽能、風能等）發(fā)電技術（DistributedGeneration，DG）獲得了蓬勃發(fā)展，傳統(tǒng)配電網需逐步轉變?yōu)橹鲃优潆娋W（ActiveDistributionNetwork，ADN），以滿足對分布式能源的主動控制及主動管理等要求。

　　然而，DG大量接入對ADN系統(tǒng)的電壓、短路容量等造成顯著影響[3]；ADN中的各種類別故障（短路故障、電壓跌落等）也將對電網設備安全及高效運行產生潛在危害。因此，設計一種同時具備電壓補償與故障限流功能的新拓撲，對傳統(tǒng)配電網向ADN快速轉變以及ADN的安全、穩(wěn)定運行具有重要意義。

　　近年來，文獻已提出了利用電力電子變換器作為新能源發(fā)電并網接口，同時具備改善電能質量功能的拓撲結構。提出了將傳統(tǒng)串、并聯變換器結構與分布式能源、能量存儲進行結合再配置，能夠更好的適用于分布式發(fā)電系統(tǒng)。此外，串、并聯變換器的直流側均可采用獨立分布式能源供電，維持直流側電壓穩(wěn)定，提高變換器運行效率。

　　故障限流器的主流研究方向為基于電力電子技術的固態(tài)限流器和基于超導技術的超導限流器，主要集中在限流模塊的拓撲優(yōu)化、控制策略及其對電網的影響。文獻提出了一種能夠控制電網正常運行下的電壓補償深度及電網短路故障下的電流限制程度的拓撲結構。

　　文獻提出了一種耦合法固態(tài)限流器，能夠實現電網短路故障電流限制的功能。提出了一種適用于諧振型高頻交流母線新型固態(tài)短路限流器的驅動電源。

　　傳統(tǒng)固態(tài)限流器運行機理是通過對多個電力電子器件的通斷來實現限流模塊投切功能，因此，本文考慮將固態(tài)限流器與相近似拓撲的電能質量調節(jié)拓撲復用，單獨控制限流模塊，達到實現多種電能質量調節(jié)裝置的功能。

　　文獻[建立了帶限流模塊的統(tǒng)一潮流控制拓撲結構（UnifiedPowerFlowController，UPFC），具有常規(guī)UPFC和三相橋式固態(tài)限流器的多種功能。分析了基于磁通補償原理的固態(tài)限流器拓撲及原理。提出了串聯型有源電力濾波器（SeriesActivePowerFilter，SAPF）的串聯變壓器二次側，并聯變阻器和反并聯二極管支路方法，能夠實現保護變換器的作用，但由于額外增加支路復雜，且控制難度大，易造成配合失效[19]。

　　由此可知，通過對電力電子設備拓撲結構的簡單改進或復用實現所需額外功能是可行的。經調研，動態(tài)電壓恢復器（DynamicVoltageRestorer，DVR）拓撲與固態(tài)限流器拓撲存在一定的相似性，考慮將固態(tài)限流器與動態(tài)電壓恢復器相同結構復用[22]，作為主動配電網內分布式能源系統(tǒng)與公共交流配電網的一個連接端口。

　　本文提出了一種適用于主動配電網的多功能串聯補償器（Multi-FunctionSeriesCompensator，MFSC），其交流側串聯接入公共交流配電網，分布式能源系統(tǒng)的直流母線通過DC-DC雙向變換器與MFSC的直流側電容連接，可為MFSC提供穩(wěn)定的直流側電壓。

　　當電網未發(fā)生短路故障時，MFSC實現對交流配電網的電壓暫升、暫降調節(jié)；當公共交流配電網負載側發(fā)生短路故障時，MFSC能有效隔離交流系統(tǒng)與直流系統(tǒng)，并實現對交流系統(tǒng)故障電流的限制功能。

　　本文細致分析了MFSC的拓撲結構、工作機理及控制策略，并在PSCAD/EMTDC仿真軟件上驗證了所提新拓撲功能的有效性，搭建實驗室樣機平臺重點驗證了MFSC的電壓補償及故障限流功能可行。

　　圖1基于多功能串聯補償器的主動配電網結構

　　結論

　　本文提出了一種多功能串聯補償器，其直流側能量由分布式電源與儲能單元通過直流母線可靠供給，當公共交流配電網未發(fā)生短路故障時，可實現對電壓跌落、抬升的可靠補償；當公共交流配電網負載側發(fā)生短路故障時，能夠快速分離分布式能源系統(tǒng)與公共交流配網，并對交流系統(tǒng)中的短路電流進行迅速限制。

　　1）所提MFSC系統(tǒng)采用拓撲結構復用技術，可將其作為分布式能源系統(tǒng)與公共交流配電網的一種連接裝置。其直流側通過分布式電源提供可靠能量，解決了原有電網補償裝置在深度電壓補償時能量不足的問題。

　　2）MFSC系統(tǒng)可根據實際情況應用于需同時考慮優(yōu)化電能質量及故障電流限制的復雜配網系統(tǒng)，也可在交直流混合配網系統(tǒng)中發(fā)揮一定作用。本文重點研究了MFSC多功能實現的可行性，但對于分布式能源系統(tǒng)與公共交流配電網的交互影響仍需深入研究。