风电场的直流输电与功率控制技术.ppt

SVC应用于风电场的控制目标为：维持风电场并网点高压侧母线电压恒定 控制策略如下：检测高压侧母线电压，将该电压与参考电压的偏差作为控制器的输入信号，控制器根据所需要的补偿无功电流值决定需要投入的TSC与TCR支路的数目，同时计算出抵消过补偿的电感电流值；控制投入的TSC暂态过渡过程最短；通过触发延迟角控制TCR输出电流，从而改变风电场并网点高压侧母线上总的无功电流大小，调节线路和变压器的压降，直到高压母线电压与参考值的误差减小到允许范围内。 6.2.2.2 静止无功补偿器（SVC）调节方案及应用 6.2.2.3 静止同步补偿器（STATCOM）调节方案及应用 STATCOM是一种更加先进的静止型无功补偿装置，具有比SVC 更快的响应速度，更宽的运行范围，尤其重要的是，电压较 低时仍可以向电网注入较大的无功电流。 STATCOM的主体是一个电压源型逆变器，逆变器交流侧通过 电抗器或变压器并联接入电网，适当控制逆变器的输入电压 就可以灵活的改变STATCOM的运行工况，使其处于容性负荷、 感性负荷或零负荷状态。 6.2.2.2 静止无功补偿器（SVC）调节方案及应用 为了保证容性的无功备用容量，SVC可以决定在正常工作条件下附近其它并联电容器组和电抗器的机械开关是否闭合。 采用SVC补偿方案后，可以减少电网其它节点补偿设备动作次数，提高补偿效率，SVC连续可调的特点保证了不会出现过补偿和欠补偿，实现平缓控制。 SVC更大的优势体现在电网大扰动故障后，对维持风电场暂态电压稳定性的作用。 6.2.2.3 静止同步补偿器（STATCOM）调节方案及应用 STATCOM的原理示意图 直流侧为储能电容，为STATCOM提供直流电压支撑，逆变器主要功能是将直流电压变换为交流电压，而交流电压的大小、频率和相位可以通过控制电力电子开关的驱动脉冲进行控制。 6.2.2.3 静止同步补偿器（STATCOM）调节方案及应用 设系统电压为 ，STATCOM输出电压为 ，连接电抗为 ， 则STATCOM吸收的电流为 STATCOM吸收的复功率为 STATCOM吸收的有功功率可忽略不计，STATCOM吸收的无功功 率为 当 时，STATCOM吸收的无功功率 ； 当 时，STATCOM吸收的无功功率 。 STATCOM吸收的无功功率可以连续地由正到负快速地调节。 6.2.2.4 SVC与STATCOM的比较 1 动态无功补偿效果和应用 SVC/STATCOM 可以提供动态无功功率用以在暂态过程中支撑 电网交流电压以满足并网要求，能够在几个周波内对交流电 压的变化做出响应，其快速响应特性可以减少系统故障时风 电场电压跌落，增强了风电场的故障穿越能力；抑制电网故 障清除后的过电压，降低由过电压导致的风电场切机的风险。 基于DFIG变速风电机组的风电场也可以通过充分发挥风电机 组自身控制系统的作用，改善风电场的暂态电压特性。 2 SVC与STATCOM的不同特点 （1）无功功率特性。 在系统电压降低时，STATCOM输出的无功功率与系统电压成 比例下降，其输出无功功率的能力比SVC强。 （2）阻抗特性。 SVC接入电力系统后有可能改变原系统的阻抗特性；STATCOM 由于可以等效为可控电流源，接入系统后不会改变系统的阻 抗特性，不存在谐振问题。 （3）谐波问题。 SVC中的TCR部分由于晶闸管的开通会产生谐波；而STATCOM 逆变器输出的电压谐波很低，一般不需要安装滤波器。 （4）响应速度 总的来说SVC和STATCOM响应速度都很快，但STATCOM响应更 快些。 （5）占地面积。 SVC装置采用较大容量的电容器和电抗器，因此整个SVC装置 的占地面积比较大；而STATCOM装置则无需大容量的电容器 和电抗器，占地面积较小。 （6）制造成本 SVC采用一般的晶闸管，而STATCOM采用门极可关断晶闸管及 其它可关断器件，可关断器件的价格比较贵，同容量 STATCOM的成本比SVC成本高。 6.3 风电场低电压穿越能力 6.3.1 大规模风电场具备低电压穿越能力的必要性 6.3.2 国外风电场低电压穿越技术要求 6.3.3 基于DFIG的变速风电机组低电压穿越技术 6.3.1 大规模风电场具备低电压穿越能力的必要性 风电场的低电压穿越（Low Voltage Ride Through, LVRT） 能力，通常是指“当电力系统事故或扰动引起并网点电压跌 落时，在一定的电压跌落范围和时间间隔内，风电场能够保 证不脱网连续运行的能力”，即在电网发生永久性三相短路 故障或不平衡短路故障时，风电场在规定的故障清除时间内 保持暂态稳定，保持机组不间断并网运行的能力。 6.3.1大规模风电场具备低电压