Comprehensive Harmonic Mitigation of Distribution Networks Based on Local Control of Photovoltaic Inverters

YANG Pengcheng; FENG Qifan; WEI Wei; LI Keyang; XIA Yanghong; ZHANG Huaying

doi:10.7500/AEPS20251104004

English Version Journal Login

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Comprehensive Harmonic Mitigation of Distribution Networks Based on Local Control of Photovoltaic Inverters

Basic Research | 更新时间：2026-11-02

- Comprehensive Harmonic Mitigation of Distribution Networks Based on Local Control of Photovoltaic Inverters
- Automation of Electric Power Systems Vol. 50, Pages: 75-97(2026)
- 作者机构：
  
  1.浙江大学电气工程学院，浙江省杭州市 310027
  2.深圳供电局有限公司，广东省深圳市 518001
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Key R&D Program of China(2023YFB2407600);Zhejiang provincial Natural Science Foundation of China(LQN25E070005)
- DOI：10.7500/AEPS20251104004
  CLC：
- Received：04 November 2025，
  
  Revised：2026-01-19，
  
  Online First：08 April 2026，
  
  Published：10 December 2026
- 稿件说明：
移动端阅览
杨鹏程,冯启帆,韦巍等.基于光伏逆变器本地控制的配电网谐波综合治理[J/OL].电力系统自动化, http://dx.doi.org/10.7500/AEPS20251104004.

YANG Pengcheng,FENG Qifan,WEI Wei,et al.Comprehensive Harmonic Mitigation of Distribution Networks Based on Local Control of Photovoltaic Inverters[J/OL].Automation of Electric Power Systems, http://dx.doi.org/10.7500/AEPS20251104004.
杨鹏程,冯启帆,韦巍等.基于光伏逆变器本地控制的配电网谐波综合治理[J/OL].电力系统自动化, http://dx.doi.org/10.7500/AEPS20251104004. DOI：

YANG Pengcheng,FENG Qifan,WEI Wei,et al.Comprehensive Harmonic Mitigation of Distribution Networks Based on Local Control of Photovoltaic Inverters[J/OL].Automation of Electric Power Systems, http://dx.doi.org/10.7500/AEPS20251104004. DOI：

摘要

现代配电网中谐波污染源的广泛分布造成全网电能质量恶化，使得多变流器协同治理成为研究热点。然而，受限于谐波相量精确感知困难、计算复杂度高、控制实时性要求严苛，且面临控制稳定性和电流越限挑战，现有方法在实际治理中难以达到理想的治理效果。针对上述问题，文中提出了一种基于光伏逆变器本地控制的配电网谐波综合治理方法。结合变流器就地谐波电流补偿控制和谐波虚拟电导控制两种谐波本地控制方法，以全局电压谐波畸变率最小为控制目标，通过治理方案配置、控制指令集中求解、谐波电流指令实时修正，最大化利用光伏逆变器剩余容量进行谐波治理。相较现有方法，所提方法具有更好的治理效果，并能在电网工况变化时综合改善配电网电能质量。

Abstract

The wide distribution of harmonic pollution sources in modern distribution networks deteriorates the power quality of the entire grid

making coordinated mitigation among multiple converters a research hotspot. However

constrained by the difficulty in accurate sensing of harmonic phasors

high computational complexity

stringent real-time control requirements

as well as challenges in control stability and current over-limit

existing methods can hardly achieve ideal mitigation effects in practical applications. To address the above issues

this paper proposes a comprehensive harmonic mitigation method of distribution networks based on local control of photovoltaic inverters. Combining two local harmonic control strategies

namely the local harmonic current compensation control and harmonic virtual conductance control of converters

the proposed method targets the minimization of global voltage total harmonic distortion. Through mitigation scheme configuration

centralized solution of control commands and real-time correction of harmonic current references

the utilization of the residual capacity of photovoltaic inverters is maximized for harmonic mitigation. Compared with existing methods

the proposed method achieves superior mitigation effects and can comprehensively improve the power quality of distribution networks under varying grid operating conditions.

关键词

Keywords

references

王杨，梁智昊，王翰文，等 . 基于谐波状态空间的电力系统多类型谐波扰动建模与分析——回顾、探讨与展望［J］. 电力系统自动化， 2025 ， 49 （ 23 ）： 1 - 16 .

Wang Yang ， Liang Zhihao ， Wang Hanwen ， et al . Modeling and analysis of multi-type harmonic disturbances in power system based on harmonic state space—review， discussion， and prospect ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2025 ， 49 （ 23 ）： 1 - 16 .

李志军，李格格，张家安 . 电能质量变权综合评估及多功能并网逆变器多目标优化［J］. 太阳能学报， 2022 ， 43 （ 11 ）： 515 - 521 .

Li Zhijun ， Li Gege ， Zhang Jia’an . Power quality variable weight comprehensive evaluation and multiobjective optimazation of multifunctional grid-connected inverter ［J］. Acta Energiae Solaris Sinica ， 2022 ， 43 （ 11 ）： 515 - 521 .

Xiao X Y ， Li Z C ， Wang Y ， et al . Optimal power quality compensation of energy storage system in distribution networks based on unified multi-phase OPF model ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2022 ， 13 （ 3 ）： 1873 - 1887 .

Ziari I ， Jalilian A . A new approach for allocation and sizing of multiple active power-line conditioners ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2010 ， 25 （ 2 ）： 1026 - 1035 .

张华赢，李鸿鑫，李艳，等 . 基于网络谐波电压综合补偿的配电网并联型有源电力滤波器优化配置策略研究［J］. 电力电容器与无功补偿， 2020 ， 41 （ 4 ）： 109 - 115 .

Zhang Huaying ， Li Hongxin ， Li Yan ， et al . Research on optimal allocation strategy of shunt active power filters in distribution network based on comprehensive suppression of network harmonic voltage ［J］. Power Capacitor & Reactive Power Compensation ， 2020 ， 41 （ 4 ）： 109 - 115 .

Lakum A ， Mahajan V . A novel approach for optimal placement and sizing of active power filters in radial distribution system with nonlinear distributed generation using adaptive grey wolf optimizer ［J］. Engineering Science and Technology， an International Journal ， 2021 ， 24 （ 4 ）： 911 - 924 .

Carpinelli G ， Proto D ， Russo A . Optimal planning of active power filters in a distribution system using trade-off/risk method ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2017 ， 32 （ 2 ）： 841 - 851 .

Ramos-Carranza H A ， Medina A . Single-harmonic active power line conditioner for harmonic distortion control in power networks ［J］. IET Power Electronics ， 2014 ， 7 （ 9 ）： 2218 - 2226 .

Zhai H ， Zhuo F ， Zhu C Z ， et al . An optimal compensation method of shunt active power filters for system-wide voltage quality improvement ［J］. IEEE Transactions on Industrial Electronics ， 2020 ， 67 （ 2 ）： 1270 - 1281 .

Yang Z B ， Yi H ， Zhuo F ， et al . A system-level harmonic control method based on multibus voltage detected APF without exact phase synchronization ［J］. IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics ， 2023 ， 11 （ 3 ）： 2618 - 2631 .

肖先勇，胡誉蓉，王杨，等 . 基于非同步电能质量监测系统的谐波状态估计［J］. 中国电机工程学报， 2021 ， 41 （ 12 ）： 4121 - 4131 .

Xiao Xianyong ， Hu Yurong ， Wang Yang ， et al . Harmonic state estimation based on asynchronous power quality monitoring system ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2021 ， 41 （ 12 ）： 4121 - 4131 .

Yang Z B ， Yi H ， Zhuo F ， et al . Optimal siting， sizing and outputting of multiple SAPFs under intelligent nonlinear loads partitioning for system-level harmonic mitigation ［J］. IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics ， 2023 ， 11 （ 3 ）： 2600 - 2617 .

Gong C ， Cheng Z Y ， Sou W K ， et al . Collaborative distributed optimal control of pure and hybrid active power filters in active distribution network ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2023 ， 38 （ 4 ）： 2326 - 2337 .

石磊磊，贾清泉，林丽娟，等 . 电力电子化配电网谐波分布式全局优化治理策略［J］. 中国电机工程学报， 2020 ， 40 （ 9 ）： 2914 - 2923 .

Shi Leilei ， Jia Qingquan ， Lin Lijuan ， et al . Distributed global optimal harmonic mitigation strategy for power electronics high penetrated distribution networks ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2020 ， 40 （ 9 ）： 2914 - 2923 .

于浩，贾清泉，李珍国，等 . 基于时间序列模式匹配的电能质量区域化治理［J］. 中国电机工程学报， 2019 ， 39 （ 13 ）： 3788 - 3798 .

Yu Hao ， Jia Qingquan ， Li Zhenguo ， et al . Regionalization control for power quality based on time series pattern matching ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2019 ， 39 （ 13 ）： 3788 - 3798 .

石磊磊 . 电力电子化主动配电网分散谐波电网侧全局协同治理研究［D］. 秦皇岛：燕山大学， 2020 .

Shi Leilei . Research on global cooperative harmonic mitigation on the grid side of power electronic active distribution network ［D］. Qinhuangdao ： Yanshan University ， 2020 .

田书娅 . 配电网谐波和电压分布式治理资源的协同优化配置研究［D］. 秦皇岛：燕山大学， 2021 .

Tian Shuya . Research on collaborative optimal allocation of distributed mitigation devices for harmonic and voltage in distribution networks ［D］. Qinhuangdao ： Yanshan University ， 2021 .

林丽娟，贾清泉，田书娅，等 . 基于一致性算法的配电网谐波分布式治理策略［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 2 ）： 109 - 117 .

Lin Lijuan ， Jia Qingquan ， Tian Shuya ， et al . Distributed harmonic mitigation strategy of distribution network based on consensus algorithm ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 2 ）： 109 - 117 .

卜令岩，贾清泉，田书娅，等 . 电压检测型APF构成的分布式谐波治理系统稳定性分析［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 21 ）： 99 - 106 .

Bu Lingyan ， Jia Qingquan ， Tian Shuya ， et al . Stability analysis for distributed harmonic mitigation system composed of voltage detection based active power filters ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 21 ）： 99 - 106 .

凌毓畅，曾江，刘洋，等 . 具有低次谐波抑制功能的虚拟电阻型光伏逆变器［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 9 ）： 114 - 119 .

Ling Yuchang ， Zeng Jiang ， Liu Yang ， et al . Virtual-resistance-type photovoltaic inverter with low-order harmonics suppression ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 9 ）： 114 - 119 .

张逸，林焱，吴丹岳 . 电能质量监测系统研究现状及发展趋势［J］. 电力系统保护与控制， 2015 ， 43 （ 2 ）： 138 - 147 .

Zhang Yi ， Lin Yan ， Wu Danyue . Current status and development trend of power quality monitoring system ［J］. Power System Protection and Control ， 2015 ， 43 （ 2 ）： 138 - 147 .

IEEE 1159.3—2019 IEEE recommended practice for monitoring electric power quality ［S］.

林洪洲，邵振国，陈飞雄，等 . 采用区间型非同步监测数据的鲁棒动态谐波状态估计［J］. 电网技术， 2023 ， 47 （ 4 ）： 1701 - 1708 .

Lin Hongzhou ， Shao Zhenguo ， Chen Feixiong ， et al . Robust dynamic harmonic state estimation using interval asynchronous monitoring data ［J］. Power System Technology ， 2023 ， 47 （ 4 ）： 1701 - 1708 .

李亚辉 . 多元源荷的谐波耦合建模与影响分析研究［D］. 济南：山东大学， 2023 .

Li Yahui . Research on harmonic coupling modeling and influence analysis of multiple sources and loads ［D］. Jinan ： Shandong University ， 2023 .

徐方维，王川，郭凯，等 . 基于无相位实测数据的系统侧谐波阻抗估计方法改进［J］. 中国电机工程学报， 2021 ， 41 （ 9 ）： 3149 - 3157 .

Xu Fangwei ， Wang Chuan ， Guo Kai ， et al . An improved utility harmonic impedance estimation method based on measurement data without phase angle ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2021 ， 41 （ 9 ）： 3149 - 3157 .

孙媛媛，张凌菡，谢香敏，等 . 基于谐波耦合主导分量模型的居民负荷集合性谐波评估［J］. 中国电机工程学报， 2019 ， 39 （ 16 ）： 4775 - 4785 .

Sun Yuanyuan ， Zhang Linghan ， Xie Xiangmin ， et al . The collective harmonic evaluation of residential load based on the harmonic coupling dominant component model ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2019 ， 39 （ 16 ）： 4775 - 4785 .

Xie X M ， Sun Y Y ， Wang Q Y ， et al . A piecewise probabilistic harmonic model of aggregate residential loads ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2021 ， 36 （ 2 ）： 841 - 852 .

Wang X F ， Peng L . Dynamic voltage equalization control of D-STATCOM under unbalanced grid faults in a low-voltage network ［J］. IEEE Transactions on Power Electronics ， 2023 ， 38 （ 2 ）： 2384 - 2397 .

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Supercapacitor-based Inertia Emulation Control and Stability Improvement for Grid-forming Photovoltaic Inverter

Multi-timescale State Estimation for Distribution Network Considering Dynamics of Photovoltaic Inverters

Mitigation Strategy for DC-side Voltage Sag of Photovoltaic Inverters in Large-scale Photovoltaic Power Transmission System

Transient Synchronization Stability Analysis of Grid-forming Converters with Grid Connection Under Circular Current Limiting

Transient Synchronization Stability Analysis of Multi-virtual-synchronous-generator System Considering Controller Limiting

Related Author

ZHOU Yuhao

PENG Faxi

XIE Jianxiang

SHI Xiaojie

YANG Zekun

WANG Zhiqiang

HUANG Manyun

WANG Qihao

Related Institution

Guangzhou Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Co., Ltd.

Electric Power Research Institute of China Southern Power Grid Company Limited

School of Electrical and Electronic Engineering, Huazhong University of Science and Technology

Department of Electrical Engineering, Tsinghua University

School of Electrical and Power Engineering, Hohai University

AI问答

⁰