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《风电场经模块化多电平柔性直流并网控制策略研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第37卷第15期Vol.37No.152013年8月10日Aug.10,2013DOI:10.7500/AEPS201301230DFIG风电场经模块化多电平柔性直流并网控制策略研究李文津1,2,汤广福1,2,贺之渊2(1.华中科技大学电气与电子工程学院,湖北省武汉市430074;2.国网智能电网研究院,北京市102200)摘要:比较了风电场常见的3种并网方式,分别讨论了适用于风电接入的模块化多电平柔性直流输电系统启动控制策略及双馈感应发电机(DFIG)自身的启动控制,设计了稳态运行时的模块化多电平柔性直流控制器,以可靠接纳风电并网。基于PSCAD/EM
2、TDC仿真平台分析了所提出的控制理论,验证了在稳定运行及风速改变等不同工况下,模块化多电平柔性直流输电系统均可实现风电场启动及可靠高效并网。关键词:柔性直流输电;并网方式;风电接入;双馈感应发电机;模块化多电平换流器;启动控制0引言比分析了其技术优劣性。针对DFIG风电场柔性直流并网方式,首先讨论风电场侧模块化多电平换流在众多可再生能源中,风能以其取之不尽且清器(WFMMC)和系统侧模块化多电平换流器洁无污染的优势为世界各国所青睐。过去20年中,(GSMMC)的启动控制,并以其为供电电源,设计了风力发电在技术水平、性能价格以及装机容量等方基于转子电流闭环
3、控制的DFIG启动控制策略。然面都取得了长足进步,已成为世界上可再生能源中后,分别讨论WFMMC的无源电压跟随控制及除水电外技术最成熟、最具开发规模和商业化发展[1]GSMMC的直接电流控制策略,以可靠接纳风电场前景的发电技术。由于风能具有很强的间歇性和并网。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台上验证随机性,风电场并网较传统水电/火电厂并网而言有了本文所提出的各种控制策略的正确性。明显不同,其对系统电能质量、系统电压频率稳定性的影响及风电并网时冲击电流的抑制,是目前国内1风电场并网技术比较外学者的研究热点。常见的风电场并网方式有2种:交流并网和直针对风
4、电场柔性直流接入技术,文献[1]比较了流并网。交流并网是最直接的风电场接入方式,并不同容量下交流接入和柔性直流接入的技术经济已得到了广泛应用。直流并网根据开关器件和换流性,但对控制器设计的研究不够深入。文献[2-3]详器工作时换相电压的来源不同,可分为基于晶闸管细讨论了柔性直流换流器控制设计,但风力发电机的线路相控换流器高压直流(LCC-HVDC)输电技类型为常规感应电机,并不是目前风电场的主流机术和基于电压源换流器的高压直流(VSC-HVDC)型。文献[4]基于无差拍解耦设计了柔性直流控制输电技术2种。交流并网是目前绝大多数风电场并器,但其通过换流器控
5、制风电场输出有功功率的思[9]网的首选方案,并已得到广泛应用,但风电场通过路在风电场与换流站缺少通信的前提下较难实现。交流并网也存在易受电网电压波动影响、传输线路文献[5-6]均同时研究了双馈感应发电机(DFIG)和容性无功功率补偿等问题。另外,由于换流器工作柔性直流输电系统的矢量控制器设计,换流器拓扑原理不同,采用常规直流并网和柔性直流并网时,风为常规两电平结构,难以在大容量风电并网场合应电场运行可靠性亦有所不同。具体讨论如下。用。文献[7-8]分别讨论了两电平电压源换流器1)母线电压波动。交流并网时,系统电压波动(VSC)和模块化多电平VSC的启动控
6、制策略,但其将直接影响风电场并网母线电压,进而影响风电场两端有源的讨论前提并不适应于风电并网场合下模稳定运行。采用常规直流或柔性直流并网时,由于块化多电平柔性直流的启动控制。直流线路的隔离作用,交流电压暂态波动及小值故针对风电场常见的3种并网方式,本文详细对障不会对并网母线产生影响,从而提高了风电场的运行可靠性。收稿日期:2013-01-29;修回日期:2013-06-04。2)临界传输距离。对于海上风电场而言,一般国家自然科学基金资助项目(51261130471)。只能采用交流海缆外送功率。当输送距离超过一定—1—2013,37(15)数值后,会产生大
7、量容性无功电流并显著降低线路图1所示拓扑采用级联单相半桥变换器替代两[11]输送功率能力,需要进行很大的无功功率补偿。直电平拓扑中的串联IGBT,任意时刻维持上下桥流电缆不存在无功补偿问题,因此无需加装线路补臂处于导通状态、子模块数之和不变即可保证直流偿装置。当风电场采用电缆送出且距离大于临界距侧电压稳定:改变上下桥臂分别处于导通状态的子[10]离时,直流并网比交流并网更经济。模块数,即可在交流侧得到期望的正弦电压波3)母线无功功率补偿。考虑到变压器、线路电形[12]。MMC拓扑避免了大量开关器件的直接串抗及各种损耗,风电场稳定运行一般需要在母线处联,且
8、增大子模块数即可实现系统扩容,同时具备优加装静止无功补偿器(SVC)或静止同步补
