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弱电网条件下全功率变流器的低频振荡抑制措施

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  • 更新日期:2020-10-09 10:34
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详细介绍
风场并网容量的增加会增大弱电网的阻抗,影响电网电压的稳定性,导致并网变流器产生低频振荡。

受风能资源分布的影响,我国的风电场往往建立在远离负荷、电网结构相对薄弱的地区。由于成本等因素的限制,电能的远距离传输往往使电网表现得比较弱,在很大程度上限制了电网的短路容量。随着风场装机容量的增大,大量风机接入电网时产生的扰动容易引起电网电压的波动,严重的时候电网电压甚至面临崩溃的危险[1]。另一方面,弱电网下的电网电压质量相对较差,随着并网风机数量的增加,不同变流器之间通过电网的阻抗相互耦合,使电网的等效阻抗成倍增长,并网变流器的调节能力也会因此而受到限制,从而容易导致电网与变流器之间产生非特征频率的低频谐波,影响电网电压的稳定性和变流器的正常运行[2-3]

在滤波电容上串联电阻形成无源阻尼可以解决弱电网带来的振荡问题[4],这种简单有效的方法在增加系统成本的同时会带来散热和发电效率问题。文献[3]从控制角度提出的电网电压低次前馈法,能够有效减弱不同变流器之间的相互耦合,解决弱电网下的高频振荡问题,但却无法有效抑制目前在弱电网中同时存在的低频振荡现象。低频振荡现象主要表现在直驱机型中,其振荡频率在数十到几百赫兹之间,而且常常伴随有出现非特征谐波的畸变现象。

本文主要对变流器在弱电网下运行时存在的低频振荡现象进行了研究。文中首先给出了风场曾出现低频振荡时的波形;其次从电流控制器入手分析了电网阻抗对变流器运行性能的影响,从复相量的角度阐述了低频振荡产生的原因,结合仿真直观地说明了理论分析的正确性;最后,通过平台实验验证了理论分析的正确性和所提方法的有效性。除了弱电网下的风场外,所提方法亦可应用于解决微网中类似的低频振荡问题。

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