脉冲功率负荷接入下微电网的稳定性研究现状与展望*

孟志远 徐海亮 刘春震

(中国石油大学(华东)新能源学院 青岛 266580)

1 引言

随着微电网和电力电子技术的发展，以车辆或船舶为主体的微电网系统集成了含大量电力电子开关器件的脉冲功率负荷(Pulsed power load, PPL)[1]。PPL在运行时，可以用工作周期T，峰值功率PM，占空比D的方波来描述[2-5]。可以看出，其与传统的恒功率负荷、RLC负荷不同，PPL的工作具有周期性，其平均功率会随着其他参数的变化而变化，呈现出典型的脉冲特性[1-6]。并且，不同于电机起动、停止或是超级电容的充放电过程对系统产生的冲击，PPL在正常工作时会由于瞬时功率不断地在峰值功率和初始点间变化，相当于频繁地加载与卸载作用，因此其对系统的冲击作用会更大[7-10]。对此，分析PPL导致系统失稳的机理，并找到相应的解决策略，对微电网的安全稳定运行至关重要。

目前，围绕PPL的研究可以概括为以下几个方面：数学建模[1,11-13]、储能配置[14-16]、变流器拓扑[17-19]和负荷协调[20-22]等。其中，数学建模作为研究PPL的基础，侧重于稳定性分析；储能配置和变流器拓扑作为提高系统稳定性的设备，侧重于器件的选择、配置；而负荷协调作为控制PPL的手段，侧重于负荷与负荷之间以及负荷和逆变器间的协调控制。

基于此，本文从PPL对微电网的稳定性出发，首先对PPL进行分类，并给出PPL的等效开关结构模型。进而分析其失稳机理，并结合仿真分析了PPL对系统母线电压的影响；之后，梳理归纳了提高稳定性的应对策略。最后，对下一步PPL下微电网稳定性的研究方向进行了分析，并对后续研究进行展望。

2 PPL类型

目前，PPL可以分为电子雷达、电磁发射与回收装置、脉冲武器三类，它们与常见冲击性负荷的区别如表1所示。从表1可以看出，在负荷特征方面，PPL与冲击性负荷的主要区别在于冲击的作用次数。由于PPL在工作时其顺时功率会在峰值与初始值间来回变化，其冲击次数明显高于冲击性负荷，对系统的冲击作用也更大。对于能量需求方面，由于冲击性负荷的冲击次数较少，因此留给系统的恢复时间也较长，因此系统只需能够应对1次或数次冲击响应即可。而对于PPL，则需要能够应对持续的冲击作用，并且对响应速度也有较为严格的要求，以免系统出现电压和频率的失稳。

表1 PPL与冲击性负荷的比较

由上述描述可知，PPL峰值功率高、平均功率低，且工作具有周期性。在目前的研究中，由于PPL的形式众多，加上相控阵雷达在实际工程中的广泛应用[23-24]，因此多以电子雷达作为典型PPL进行研究，其结构如图1所示。

图1 电子雷达系统结构图

从图1可以得知，电子雷达系统包括三相电源、AC-DC变换器、DC-DC变换器和PPL四部分。该类系统结构简单，虽然不能详细地模拟实际的拓扑结构，但是能够较为清晰地展现能量的流动过程。并且，实际中的设备往往会受到体积、材料、电能质量等因素的影响，建模较为复杂，无法详细地描述。因此图1所展示的基本结构虽然存在不足，但仍为目前研究所采用，以此为基础对PPL进行建模和稳定性分析，所得出的结果具有较强的实用价值[12,25]。

基于此，PPL可以用开关函数加可变电阻的形式来描述[26-29]，其结构如图2所示。其中，uPPL表示PPL的供电电压；iPPL表示流经PPL的电流；PM表示PPL的最大功率；Pav表示平均功率；D表示开关管VT的占空比；T表示PPL的工作周期；RL表示可变电阻，可用于设置PPL的峰值功率。

图2 PPL等效结构

3 PPL扰动下微网失稳现象及机理

3.1 周期性扰动

根据图1和图2可知，PPL在正常工作时，其所需功率在峰值和初始值之间来回变化，相当于频繁地加载与卸载作用，DC/DC系统的输出电流和储能电容的电压也会发生变化，因此会对系统的稳定性产生影响。

针对PPL对系统产生扰动的研究，目前的研究集中于供电特性建模[30-33]和试验探究[34-36]两部分。供电特性建模侧重于源荷建模，推导PPL侧的平均电流和平均功率。例如，文献[31]首先对PPL的基本电路进行了建模，并分析了其电压和电流特性，并提出了等效电阻的概念，之后根据三种电路形式，推导出了PPL侧的平均电流和平均功率公式。文献[32]则以有源相控阵雷达作为研究PPL的对象，研究了电源分配网络与内阻、工作状态、负荷状态以及线路参数之间的关系，建立了电源分配网络仿真模型。

试验探究则是通过进行试验，探究PPL的周期、占空比和峰值功率等对供电系统的影响。文献[34]通过试验验证了PPL在运行过程中其充放电特性会对系统产生周期性扰动，从而导致发电机的输出功率、角速度等发生周期性振荡，进而引发母线电压、传输功率的振荡。文献[35-36]则是通过相关指标来衡量PPL对系统的影响程度。文献[35]探究了含PPL的电力系统处于暂态情况下的功率特性，并提出基于脉冲频率的瞬时功率平均值。文献[36]针对含PPL的孤岛微电网系统，为解决柴油发电机组带PPL时难以分析电压畸变率的问题，提出了一种衡量电压畸变率的方法。

综上所述，PPL的周期性扰动主要体现在对母线电压的影响上。由于PPL功率的周期性变化，母线电压也呈周期性波动，这种波动会进一步地影响到控制回路和源侧的工作状态，严重时还会产生振荡现象。

3.2 非线性负荷

从图2给出的PPL等效结构可知，电力电子开关的引入，加上其周期性的特点，使得PPL非线性严重，并且在工作时瞬态特性显著[37]。同时，PPL多出现于以飞机、车辆、船舶和武器等为载体的微电网系统中。在这种环境下，系统具有低惯量固有属性和强脉冲负荷同步接入特征，因此由PPL产生的电力谐波对系统的影响更大，该类系统的稳定性问题、电能质量问题也比传统微电网更加突出。

针对PPL的非线性特性，目前的研究对象多以电子雷达为主[38]，且对PPL系统特性的研究居多[37,39]。文献[37]以船舶供电系统为研究对象，建立了包含柴油发电机组、储能系统、线性负荷和非线性负荷的仿真平台，通过仿真模拟了母线电压、电流的暂态特性，探究了冲击负荷、PPL等非线性负载对系统的影响。文献[38]对带PPL的柴油发电机组进行了分析，通过改变PPL的脉冲周期、占空比和峰值功率等参数，从而研究其非线性程度对机组的影响。

可以看出，上述研究多从仿真或试验入手，观察PPL非线性特性对系统的影响，而理论分析较少，这也是PPL非线性特性带来的建模问题。PPL的非线性特性主要体现在负载功率波动大，其呈现出的是大扰动和多个平衡点问题，而常规的小信号分析方法只能解决系统在平衡点附近的稳定性问题，因此常规的小信号分析方法无法解决由PPL带来的非线性问题。

3.3 母线电压和频率波动

从上面的分析可以得知，PPL具有强非线性，并且会对系统产生周期性的扰动，进而使母线电压和频率产生波动。目前研究主要是通过仿真或试验来探究PPL对母线电压和频率的影响。

对于典型的交流母线-逆变器-PPL系统，其结构同图1。假设其交流母线稳定，则PPL对系统的影响主要产生在DC-DC变换器处。文献[40]分析了PPL使DC-DC变换器产生功率波动的机理，通过推导PPL参数与变换器输出电压、电流的关系建立了DC-DC变换器出现的功率波动与PPL参数间的数学模型。结果表明，PPL的占空比、周期和系统的储能电容、电流裕度是功率产生波动的主要原因。

除图1所示的系统外，目前研究较多的还有发电机-PPL系统[21,29,41-43]，其结构如图3所示。对于图3所示的结构，PPL对系统的影响可以分为两部分，分别是对发电机和可控整流系统的影响。PPL对可控整流系统的影响规律同上述分析图1所示系统相似，即PPL的参数对整流系统产生的影响。文献[42]通过进行同步整流-PPL系统的仿真，重点分析了PPL对整流系统的影响。结果表明，PPL的接入使得电容侧的电压偏差增加，并且这种偏差会随着PPL峰值功率的增加而增大。同时，PPL还会使发电机输出电压频率产生波动，波动程度随着PPL峰值功率、周期和占空比的增加而增加。文献[41, 43]分析了PPL对发电机侧产生的影响，结果均表明源荷间的耦合关系会使得来自直流侧的电压波动会影响到交流侧的电压和频率波动。并且，文献[41]推导出交流侧电压和输出功率的波动频率与PPL的开关频率和来自于直流母线侧的固有频率有关。文献[43]则验证了PPL的周期过大时，会使电容侧的电压失真严重，并且还会产生跳闸等现象。

图3 发电机-PPL系统

从上面的分析可以得知，PPL具有强非线性，并且会对系统产生周期性的扰动，进而使母线电压和频率产生波动。目前研究主要是通过仿真或试验来探究PPL对母线电压和频率的影响。为了验证占空比对直流母线电压的影响，搭建了如图4所示的带PPL的柴储系统。由于PPL的周期波动性，柴油发电机不能在短时间内很好地跟随其功率变化以稳定母线电压，所以柴油发电机采用输出恒功率控制，把传统的电压电流双闭环中的电压环去掉，只保留电流环即可，具体控制框图如图5所示。图5中，eθ、eω分别表示柴油发电机的电角度和电角速度，ψf表示转子磁链矢量幅值，Ld、Lq分别表示定子的d、q轴电感分量，Vdc表示直流母线电压；稳定母线电压的任务由储能系统来完成，储能系统由蓄电池组成，采用双向DC/DC变流器，控制采用电压电流双闭环控制，当柴油机发出的功率大于负载所需功率时，储能系统便可以将多余的能量存储起来，等下次脉冲来临时释放能量。

图4 带PPL的柴储系统

图5 柴油发电机控制图

图6对比了PPL占空比分别为10%、50%和90%时，直流母线电压的波动情况，相比于PPL占空比在50%附近，当PPL占空比较小和较大时，母线电压的波动明显减小。

图6 不同占空比下母线电压波动情况(峰值功率P=30 kW、T=100 ms)

不同周期时的仿真结果如图7所示，对比了脉冲周期分别为50 ms、100 ms和150 ms时，直流母线电压的波动情况，随着脉冲周期的增加，相同占空比下，系统每次带载的时间增长，直流母线电压波动越大。

图7 不同脉冲周期下母线电压波动情况(峰值功率P=30 kW、占空比20%)

图8比较了在相同平均功率，不同占空比下，直流母线电压的波动情况，可以看出当脉冲负载的平均功率相同时，占空比越大，直流母线电压的波动越小，因此在选型时，仅仅考虑脉冲负载的平均功率是不够的，还要考虑脉冲负载的占空比和峰值功率。

图8 相同平均功率不同占空比下母线电压波动情况(平均功率6 kW、T=50 ms)

4 稳定性应对策略

4.1 稳定性分析方法

4.1.1 稳定性判据

目前，对于微电网的稳定性分析可以分为小信号稳定和大信号稳定，其分析所对应的理论或判据如图9所示。小信号稳定性分析[44-46]是将系统近似线性化，并假设系统处于平衡点附近。但是，PPL在工作时其功率会在峰值和初始值间来回变化，这种频繁的加卸负载作用很难使系统在平衡点附近变化。因此，大信号模型是分析PPL稳定性的主流研究方式。

图9 微电网稳定性分析方法

图9展示了大信号稳定性分析常用的方法：混合势函数理论、李雅普诺夫方法和T-S模糊模型研究方法。李雅普诺夫方法是分析微电网稳定性最为常用的方法，通过建立系统的李雅普诺夫模型，进而得到特征根的轨迹，由此得到微电网的功率界限。但是，采用李雅普诺夫方法的难点在于开关器件函数的建模，如果建模无法反映射系统的工作状况，便无法得到稳定性判据的解析形式，对系统的参数设计也无法起到指导作用[47]。

混合势函数理论是用一种单标量的李雅普诺夫函数来分析系统稳定性的方法，首先根据电路列写电压和电流势函数，相加即可得到混合势函数，最后将混合势函数进行重构即可得到判断系统稳定的条件。与李雅普诺夫函数方法相比，混合势函数可以给出解析形式的稳定性判据。但是，混合势函数在微电网中的应用仍处于起步阶段，在列写势函数方程中易忽略相关器件对系统的影响，并且，文献[48]表明了现有的混合势函数理论存在着缺陷，并不能得到非线性网络的充分判据。

T-S模糊模型研究方法[49]可用少量的模糊规则生成较复杂的非线性函数，借此反映系统输入输出间的局部线性关系。虽然T-S法可用于多变量系统，但是多变量会带来模糊模型数量的指数式增长，并且精度降低。

综上所述，对于微电网的大信号稳定性研究，三种方法各有优缺点。对于含PPL系统的大信号稳定性分析，多是利用比较成熟的李雅普诺夫方法去寻找系统的稳定边界，以修正系统的设计参数[11]。

4.1.2 数学建模方法

对于PPL系统的数学建模，主要的建模方式有状态平均法[50-51]和开关函数法[1,52-54]。状态平均法是通过PPL的工作状态列写系统的状态方程，并对各种情况下的状态方程进行平均化处理，从而得到PPL的状态方程。以图10所示的Buck变换器-PPL系统为例，其工作状态有4种，如图11所示。通过列写4种工作状态下的状态方程，再利用一个周期内电感、电容的充放电平衡即可得到系统的平均状态模型。采用状态平均法的PPL系统各部分的数学模型容易建立，且适用于电流连续工作模式(Continuous current mode, CCM)和电流断续工作模式(Discontinuous current mode, DCM)情况下。但是，采用状态平均法建立的数学模型在分析一个开关周期内系统的工作状况或流过各部分的电流、电压情况时，考虑到负荷的特殊性，则存在着参数复杂、源荷耦合性较强等问题。

图10 Buck变换器-PPL系统

图11 Buck变换器-PPL系统工作状态

与状态平均法相比，开关函数在建模时需建立系统的开关器件函数，并得到开关函数与电流电压的关系。以图10为例，在Buck变换器中存在开关VTB，其开关函数SB(t)可以表示为

式中，t0表示变换器工作的初始时刻；DVB表示占空比；BT表示开关周期，1表示开关导通，0表示开关关断。

同理，PPL中的开关函数SL(t)可以表示为

式中，t0表示PPL工作的初始时刻；DVL表示占空比；LT表示开关周期，1表示开关导通，0表示开关关断。

根据图5所示的电路结构图，可得

式中，udc(t)表示直流母线电压；iL(t)表示流经电感的电流；uC(t)表示电容两端的电压；idc(t)表示流经开关VTB的电流。

之后，将式(3)结合相应的开关函数傅里叶级数展开式即可得到PPL的大信号模型。可以看出，采用开关函数的建模方式更为直观。并且，所得到的开关函数中既包含了变换器中的开关频率，又包含了PPL中的相关参数，便于观察PPL参数的改变对系统的影响。但是，采用开关函数的建模方式需要考虑到变换器的工作模式，即CCM和DCM。同时，开关函数的傅里叶级数展开是一项较为复杂的工作，尤其是在分析类似图10中VTB、VTL等可控电力电子器件的情况。

4.2 储能增强稳定技术

4.2.1 系统结构

为了减小PPL的冲击作用，提高含PPL系统的稳定性，通常采用超级电容[55]或飞轮储能[56]来满足系统高暂态能量的需求。当储能系统充满电后，即可将其与系统断开由储能系统向PPL单独供电。在这个过程中，储能系统起到了隔离的作用。这种思路将提高PPL系统的稳定性转换为对储能系统的充电控制，但是如果控制不当，系统会受到较大的电压和频率干扰。因此，在目前的研究中，充放电协调和功率分配是当下研究的一个重点和难点。

文献[57]从飞轮储能的充电问题出发，为提高充电速度，并减少对系统频率的干扰，提出了一种自适应输出约束控制设计方法，通过与常规的PI控制和反馈线性化控制间的对比，证明了所提出的控制策略能够减少系统频率的波动。文献[58]提出了一种实时能量管理算法，利用非线性模型和智能算法来处理光伏和PPL数据，可以实时管理含PPL的微电网系统中储能设备的荷电状态，在短期运行中能够提高系统的稳定性和性能，在长期运行中能够降低能耗，提高系统的经济性。同时，文献[58]通过仿真证明了储能设备的荷电状态会对系统的稳定性产生较大的影响，当荷电状态较低时，会因频率和电压大幅下降而导致稳定性问题或继电器产生保护反应。

上述文献的研究集中于储能系统的充放电问题，对于储能系统的功率分配，则是研究文献[58]所示混合储能系统的功率分配问题，其结构如图12所示。图12所示的混合储能系统较单一的储能系统能更好地应对来自系统的功率波动，其功率分配如图13所示。锂电池具有高能量密度的特性，用于响应低频功率分量。超级电容则具有高功率密度，用于响应高频功率分量。因此，如何检测系统的频率波动，并将其分解、分配给相应的储能装置是研究的重点内容。

图12 混合储能系统

图13 混合储能系统功率分配

4.2.2 控制策略

对于混合储能系统的控制，以直流微电网为例，在直流微电网中，控制目标是为了维持直流母线电压稳定，因此可采用电压电流双闭环控制[59]，如图14所示。其中，Vref表示直流母线电压的参考值，和实际值Vdc作差得到电压偏差Δv，经PI控制可得系统需要平衡的电流ibal。电流ibal一方面经过“控制方式”部分变为低频电流分量ilow，该“控制方式”可代指小波变换、LC低通滤波等算法或器件；另一方面，ibal与ilow作差即可得到高频电流分量ihigh。最后，ilow和ihigh分别与流经蓄电池、超级电容的电流iSC和iBT相减，即可得到相应的控制信号。

图14 电压电流双闭环控制

图14所示的控制方式结构简单，可以很好地协调超级电容和蓄电池的工作，现有的研究主要集中在对“控制方式”部分的改进和相关智能算法的运用。表2简要介绍了相关控制方法在混合储能系统中的应用，并列举了其优缺点。

表2 混合储能控制方式

虽然基于电压电流双闭环控制在混合储能系统中的应用逐渐成熟，但是其缺点仍然限制着微电网的发展，特别是对于含PPL的系统。首先，电压电流双闭环能够保证母线电压和变流器电流的稳定，但往往忽视了如图1和图3所示结构中整流器的电流。虽然可以通过电流闭环实现对整流器的电流控制，但是这增加了系统设计的工作量。其次，如果严格执行图14所示的控制方式，当系统的储能系统容量过小时，会出现过充和过放现象，而增加储能装置又会增加成本。因此，为解决储能装置的充放电问题，需要考虑储能装置侧电压和荷电状态的限制。

为解决上述问题，现有的混合储能系统往往会引入荷电状态反馈系统。对于含PPL的系统，模型预测控制是目前研究的一个热点。模型预测控制可适用于非线性电路，在控制过程中能够考虑到相关约束条件，进而协调混合储能系统与PPL，实现功率的合理分配。文献[69-71]将模型预测控制运用到了含PPL的微电网系统中，验证了其对混合储能系统的控制作用。文献[69]采用双有源桥作为储能系统和直流母线的接口，建立了包含负载电压和变压器峰值电流的成本函数。文献[70]以带单个PPL的直流微电网系统为研究对象，建立了包含储能系统的荷电状态、直流母线电压、变流器电流等约束条件，在每个采样周期计算出系统的状态变量，并将其作为反馈矩阵去控制储能系统的开关器件，以实现最优的功率分配。文献[71]考虑了PPL对船舶微电网系统电压和频率的影响，提出了一种基于电池系统接口的双有源桥变换器的模型预测自愈控制方案，利用模型预测控制来实现储能系统的快速响应，并减小电流预测误差。

从整体来看，混合储能系统是从增加系统设备的角度来减小PPL对系统的影响。面对PPL的工作特性，混合储能系统使用传统的电压控制、功率控制等有明显的局限性，而新兴的控制方式则是结合神经网络、预测控制等智能算法来优化充放电过程，提高系统的稳定性。虽然目前的控制方式存在着一定的不足，并且混合储能设备会增加系统的成本，但是技术的成熟会使混合储能设备很好地应对PPL对系统的不利影响，从而提高系统的稳定性和经济性。

4.3 其他措施

4.3.1 虚拟同步技术

微电网的低惯量性是其易受到PPL影响的一个重要原因，其惯性低的原因可以概括为两方面[72]。一方面，以光伏、风电为主体的新能源的接入取代了部分同步发电机发电，而新能源发电特性是不具备和同步发电机相同的惯量特性。并且，同步发电机可以根据电网实际情况来进行电压调节和频率调节，从而使系统具备抵抗扰动的能力。另一方面，新能源的出力具有不确定性，如果缺少系统惯量的支撑，会导致系统的电压和频率出现波动。如果能使变流器或储能系统能够具有类似同步发电机的特性，即可增加系统的惯量，达到应对来自外界扰动的作用，虚拟同步技术便是这一类问题的解决方案。

虚拟同步机的拓扑结构如图15所示。电压[ea,eb,ec]T、 [Ua,Ub,Uc]T和电流 [ia,ib,ic]T分别表示虚拟同步机的发电机内电势、端电压和并网电流，L和R分别表示发电机的等效同步电抗和电阻，P和Q分别表示发电机输出的有功和无功功率。

图15 虚拟同步机拓扑结构

采用虚拟同步技术后，可以使逆变器具有类似同步发电机的特性，从而提高系统惯量，使系统面对负荷的接入或是冲击时具有抗干扰能力，进而维持电压和频率的稳定[73]。

4.3.2 谐波补偿

PPL作为一种非线性负荷，在工作时会对系统产生持续的冲击作用，从而给电容两侧的电压带来较大的谐波，对于并网系统来说，含PPL系统入网会产生大量谐波，严重影响系统的运行。因此，可以通过谐波补偿技术来抵消来自PPL的谐波干扰。

谐波补偿的原理如图16所示。其中，谐波检测[74-75]和电流控制[76-77]是谐波补偿的重要部分，也是研究的重点内容。谐波检测是利用相关算法根据直流母线电压和负荷电流计算出要补偿的指定次谐波，并将其作为电流控制的参考电流；电流控制则是利用相关控制方式得到整流器的开关信号，实现谐波的补偿和母线电压的控制。

图16 谐波补偿原理

4.3.3 数字控制延时问题

现有的控制方式多为数字控制，即通过数字信号来处理系统的电流、电压等信息。信息的处理便涉及到信息的采集与转换，常用的方法是通过电压、电流传感器将信息经过模数转换器(Analog to digital converter，ADC)送入单片机中，从而将连续的信号离散化，最终得到PWM信号。但是，单片机的输出常常是滞后一个采样周期，因为前一个周期仅仅是完成了采样工作，而没有输出开关信号。对于常规的RLC负荷，由于负荷不会发生变化，其影响程度较低。但是，PPL的功率随时间变化，这会进一步放大输出延迟的影响，影响逆变器和继电器的工作状态[78]。

文献[78]提出了一种多次采样的方法，使控制器在一个载波周期内完成了多次采样，从而降低因离散过程而产生的延迟时间。

除了更改控制器的采样方式外，文献[78]还指出在逆变器的数学建模中，dq轴耦合的影响会降低控制器对负载的响应速度，从而影响电能质量。如果能够实现解耦控制，那么逆变器的响应速度会有所提高，电压波形的畸变程度也会减小。

5 总结与展望

本文从PPL类型、失稳机理和应对策略三个方面对现有PPL对微电网系统影响的研究进行了综述，总结国内外最新研究现状，最后对PPL接入下微电网稳定性研究的技术方向进行了展望。

从目前的研究现状来看，国内外对于PPL下微电网稳定性的研究取得了较为丰富的研究成果，该领域重点研究的内容有以下几点。

(1) PPL具有强非线性，其功率特性会对系统产生持续的冲击作用。同时，微电网的形式也多样化，针对不同的微电网系统PPL也会产生不同的作用效果。因此，探究PPL的失稳机理是微电网在运行和设计中的一个重要内容。

(2) 仿真和试验只能从现象层面观察PPL对系统的影响。为此，需要通过数学建模和稳定性判据来判断系统的稳定性，以获取设计参数或性能指标。针对PPL对微电网系统的稳定性，目前常用的建模方法有状态平均法和开关函数法，稳定性分析则是采用李雅普诺夫方法进行大信号稳定性分析。

(3) 对于船舶微电网、车载微电网等孤岛微电网系统，在正常运行时没有主电网的支撑作用，储能系统便成为减小PPL对系统影响的重要装置，且以蓄电池和超级电容组成的混合储能系统居多。目前对混合储能系统的研究不再局限于传统的电压、电流双闭环控制，而是结合智能算法、模型预测控制等技术去关注储能系统的荷电状态、使用寿命以及系统各部分的电流等因素。

(4) 储能系统侧重于增加装置，从硬件方面解决问题，而虚拟同步技术、谐波补偿和软件响应速度是从逆变器的控制出发，从软件方面解决问题。虚拟同步技术可以使逆变器获得类似同步发电机的特性，增加系统的惯性，从而提高系统的抗干扰能力。谐波补偿则是检测因PPL而产生的谐波，并采取相应的算法将其补偿掉。软件响应速度是从控制器出发，改进采样和建模方式，以减小延迟时间。

同时，未来的研究亟需在以下几个方面努力。

(1) PPL与继电保护的配合。PPL对系统的冲击作用除了会使母线电压、流经系统的电流产生较大畸变外，在接入或是调试参数的过程中由于电流的变化较大，可能会触发继电保护，这是许多研究涉及到的问题。因此，有必要探究PPL和继电器间的配合，以避免继电保护的误动作影响了系统其他设备的正常运行。

(2) 含PPL系统的理论分析。尽管现在针对PPL系统的建模研究众多，但是在分析稳定性时往往不能反映其时变特性对系统的具体影响，从而导致PPL影响系统致稳性的关键参量对微电网稳定性影响机理不明。因此，完善含PPL系统的数学模型，并根据响应判据分析系统的稳定性，是系统参数设计和稳定运行亟待解决的问题。

(3) 储能系统的优化。从传统的双闭环控制到现有的模型预测控制、神经网络等，储能系统作为减小PPL对系统影响的有效措施，正向着智能化的方向发展。但现有的许多方案仍停留在实验室阶段，并且相关器件价格昂贵，不适用于现场。因此，优化储能系统的控制策略，选取合适的器件，设置合理的能量管理机制是未来储能系统的发展方向。

(4) 增大系统惯量。增大系统惯量可以提高系统的抗干扰能力，是抑制PPL对系统影响极为有效且便捷的措施。虚拟同步技术虽然可以获得和同步发电机相似的性质，以增加系统的惯量，但是仍需要借助储能系统来平抑系统的波动，并且参数的调试、器件的选取较为复杂。增加变换器直流侧储能电容的容值虽然也有相同的效果，但是形如车载微电网系统，其不得不对分布式电源和储能系统的重量、体积进行严格限制，由此导致分布式微源容量裕度十分有限。因此，如何在小型微电网系统中合理地安排系统结构，以获取较大的系统惯量是微电网设计中需要考虑的问题。

(5) 数字控制优化。从控制器角度出发，优化采样和建模过程，减小延时时间，虽然能够提高电能质量，但是无法抑制PPL的冲击作用。而通过谐波检测和补偿算法则能抑制谐波，提高系统的稳定性。但面对微电网多种装置的谐波检测和补偿，现有的算法和协同控制策略仍需改进。