国产精品人人爽人人做 風電場并網系統串聯諧振分析
發布時間:2020-06-10 14:15:00
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華意電力是一家專業研發生產串聯諧振的廠家,本公司生產的串聯諧振設備在行業內都廣受好評,以打造最具權威的“串聯諧振“高壓設備供應商而努力。
風能可以循環利用且清潔無污染,是傳統化石能源的理想替代品。近年來,隨著風電場開發規模的加大和并網技術的發展,風電并網所帶來的電能質量問題愈發引人關注。一般來說,風電場和風電機組多處于偏遠地區,其并網結構薄弱且送出線較長,變壓器漏感、線路電抗及分布電容共同作用可能會造成系統出現諧振現象,劣化并網電能質量。現有研究已提出較精確的風電場并網逆變器建模方法,卻極少在并網建模中考慮長線路分布參數模型。而偏遠地區風電場長輸電線路的對地分布電容可能會導致系統出現復雜諧振現象。
建立大型新能源站串并聯數學模型,并定量分析輸電線路對諧波電壓、電流的放大系數。文獻詳細闡述了輸電線路的諧波阻抗精確模型,同時研究了諧波在交流電網內的傳輸及放大機理。目前,國內外對電力系統諧振的研究主要集中于并聯諧振方面。雖然并聯諧振在電力系統中所占比例較大,但串聯諧振的危害亦不可忽視。串聯諧振使回路中出現較大的諧波過電流,并對周遭環境產生較大的電磁干擾。建立串聯支路電流與節點注入電流的關系,通過頻率掃描,利用支路法分析供電系統串聯諧振現象。提出一種結合模態分析和虛擬支路法來分析網絡回路阻抗矩陣,以獲取串聯諧振頻率的方法。將諧波電壓源與非線性負荷等效諧波阻抗轉換為諧波電流源與導納形式并聯形式,提出了基于改進虛擬支路法的串聯諧振分析方法。
針對偏遠地區風電場并網的串聯諧振問題,本文采用結合元件靈敏度的串聯諧振模態分析法進行研究。首先,建立逆變器并網輸出阻抗模型,考慮長線路分布電容的影響,對風電場長送出線進行分布參數建模及阻抗特性分析,基于以上模型,采用串聯諧振模態分析法分析風電場并網系統串聯諧振現象并給出線路元件靈敏度值。最后,以某實例風電場建立仿真模型,仿真結果證明本文所采用方法的可行性。
串聯諧振模態分析法
系統出現串聯諧振意味著電路中某一回路的阻抗非常小,即使在該回路上施加極小的諧波電壓,亦可產生極大的諧波回路電流。因此,在分析串聯諧振時,網絡拓撲結構將不斷改變。不妨在每一節點與參考節點之間增加一條虛擬支路,當分析該支路短接時的回路阻抗矩陣時,支路阻抗置為零;分析其他支路短接時,支路阻抗為無窮大。依據支路阻抗設置原則和模態分析法的基本思想,確定分析串聯諧振時的系統電壓、電流方程為:
E = ZI
(1)式中:Z為回路阻抗矩陣;I為回路電流矩陣;E為系統回路電壓矩陣。回路阻抗矩陣Z可分解為:
Z = LΛT
(2)式中:Λ為對角特征值矩陣;L和T分別為左、右特征向量矩陣,有L=T-1 。由式(1)和式(2)可得:
I = LΛ-1TE
(3)由式(3)可知,TI= Λ-1TE。不妨定義J=TI為模態回路電流向量,V=TE為模態回路電壓向量,有J=Λ-1V。Λ-1為模態導納矩陣,分析該矩陣特性可知,它可以達到解耦回路電壓的效果。如果矩陣Λ中元素λ1=0或者非常小,則很小的模態回路電壓V1也將導致很大的模態1回路電流J1。
分析并網系統串聯諧振的前提是得到系統各部分阻抗模型。LCL型逆變器作為風電場并網及直交轉換的核心,每臺逆變器都有復雜的電壓電流控制,風電場發電系統通常由多臺逆變器并聯形成,因此建立單臺逆變器并網輸出阻抗模型是諧振分析的基礎。
輸電線路阻抗特性
偏遠地區風電場由于其送出線較長,線路對地分布電容對并網系統串聯諧振的影響不容忽視。完全換位的分布參數輸電線路可看做是三相對稱的,諧波計算中,原則上仍采用集中參數的等值π形電路,但在高次諧波作用下,輸電線路的分布特性影響更顯著,每個π所能代表的線路距離將大為縮短,采用雙曲函數計算等值電路參數更為精確。
串聯諧振分析步驟
依據本文所采用的結合元件靈敏度的模態分析法的基本原理,偏遠風電場并網系統串聯諧振現象分析的一般步驟可表述如下。
步驟1 :建立并網逆變器等效輸出阻抗模型和線路分布參數模型,計算各回路電氣元件標幺值形式的阻抗參數,并確定分析串聯諧振時的基本回路矩陣。
步驟2 :形成某個系統頻率下的回路阻抗矩陣Zf,對Zf進行特征值分解,求其左、右特征向量和Zf特征值倒數的模值。
步驟3 :尋找特征值倒數的模值的極大值,并標記出其所對應的諧波頻率,即為串聯諧振頻率。重復步驟2并盡量遍歷所有可能發生串聯諧振的系統頻率,綜合之,即為風電場并網系統串聯諧振結果。