SVG在风力发电场电网接入补偿中的仿真及应用.pdf

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1、2013年9月内蒙古大学学报(自然科学版)Sept．2013第44卷第5期JournalofInnerMongoliaUniversity(NaturalScienceEdition)Vo1．44No．5文章编号：1000一l638(2013)05—0538—07SVG在风力发电场电网接入补偿中的仿真及应用程晓东，姜智尧，范雄飞，温丽萍。。范鹏飞。，高岩(1．内蒙古大学电子信息工程学院，呼和浩特010021；2．内蒙古农业大学机电工程学院，呼和浩特010018；3．内蒙古大学计算机学院，呼和浩特010

2、021；4．内蒙古电力勘测设计院，呼和浩特010020)摘要：论述了动态无功补偿技术在风力发电场电网中的应用，分析了电压定向直接功率控制(v0一DPC)型SVG的基本工作原理、组成及其控制系统，并对其进行了Matlab仿真实验，最后进行了现场测试．测试结果表明该装置可有效改善风力发电场电网质量、提高功率因数、抑制电压波动．关键词：风电场；SVG；动态无功补偿；Matlab仿真中图分类号：TM761文献标志码：A我国风能资源丰富，有很广阔的开发前景．但是风力发电又具有其特殊性，风电机组的电能输出是随机变

3、动的．此外，即使在同一个风电场内的风电机组，其出力的变动也是不同步的．这种随机的、随风速变动的功率注入电网，将对电网的电能质量造成很大的影响．其次，对于现有以双馈风力发电机为主要机型的风场．由于变流器占风机容量三分之一左右．对于风场的无功补偿能力有限．再次，在不同的风速风况条件下，风机根据自身条件，投切补偿电容器组可将功率因数保持在0．95—0．99范围之间．但并网运行时，风速波动大，母线电压不断变化．要灵活快速解决无功补偿及提高电能质量，需要更加快速灵活方案．因此，通过装设灵活的无功补偿调节装置，如

4、SVG(StaticVarGenerator，静止无功发生器)改善风电场运行性能，提高电能质量是很有必要的．因此本文就是基于上述考虑，对SVG在风电场动态无功补偿中的应用进行了研究．1SVG的基本原理目前，SVG一般采用电压源型，它有较快的响应速度，且易于实现．本文研究的SVG就采用如图1所示的三相VSR三线六开关主电路拓扑结构]．由于SVG正常工作时就是通过IGBT通断将直流侧电压转换成交流侧与电网同频率的输出电压，就像一个电压型逆变器，只不过其交流侧输出接的不是无源负载，而是电网．通过改变SVG交

5、流侧输出电压的幅值及其相对于电网电压的相位，就可以改变连接电抗上的电压，从而控制SVG从电网吸收电流的相位和幅值，也就控制了SVG吸收无功功率的性质和大小．2SVG的控制策略2．1SVG的电流检测算法研究无功补偿技术，首先要解决无功电流的精确检测问题，本文仿真拟采用基于瞬时无功功率理*收稿日期：2013—06—14作者简介：程晓东(1967一)，男，内蒙古呼和浩特市人，副教授，博士．主要从事信号与信息处理方向的研究E—mail：cxd0808@imu．edu．cn．第5期程晓东等SVG在风力发电场电网

6、接人补偿中的仿真及应用539论的电流检测法．[[[Vnb=Vbc二11[[【图2瞬时有功、无功功率运算原理图图1SVG结构图Fig．2CalculationschematicofinstantaneousFig．1StructureofSVGactivepowerandreactivepower瞬时无功功率理论的基本思路是：将abc三相系统电压、电流转换成坐标系上的矢量，将电压、电流矢量的点积定义为瞬时有功功率．将电压、电流矢量的又积定义为瞬时无功功率，然后再将这些功率逆变为三相补偿电流[3]．瞬时无

7、功功率理论突破了传统功率理论在“平均值”基础上的功率定义，使谐波及无功电流的实时检测成为可能．该方法对于三相平衡系统的瞬变电流检测具有较好的实时性，有利于系统的快速控制，可以获得较好的补偿效果．其原理如图2所示，输人为负载三相电压，e，和三相电流i。，i，i输出为补偿电流指令值i，i，i其中LPF为低通滤波器(LowPassFilter)．c。。、c。。、c和c分别为以下变换矩阵：0G厂I-1一1／2—1／22一√号×l0／2一／2』cz。一√_詈-×I一1／2／2II1—1／2一√／21IrP卢—C

8、加一lL一1．L一运算中首先将负载电压、电流变换到a—坐标系，求出瞬时有功、无功功率P、q．LPF检出其中直流分量、弓，代表了基波产生的有功和无功功率，经c、C。。得到负载基波电流ir，i，，ir与负载电流相减得到只包含谐波的补偿电流指令值i，i，i．如需补偿无功电流，可将q支路中的LPF断开，这样运算出的iaf，i，，i，为基波有功电流，补偿电流指令i，i，i中除包含负载谐波电流分量外，还包含了负载的无功电流，最终使SVG达到既消除谐波又补偿无功的目的