基于直流穩(wěn)壓電源的無功綜合調(diào)配策略研究
2017-6-23 9:27:56??????點(diǎn)擊：
華中科技大學(xué)的研究人員樊壯、陳衛(wèi)、鐘柯、江浪，在2017年第4期《電氣技術(shù)》雜志上撰文，針對大規(guī)模直流穩(wěn)壓電源場接入電網(wǎng)帶來的無功電壓問題，首先分析了當(dāng)前應(yīng)用廣泛的直驅(qū)直流穩(wěn)壓電源控制策略，其次在綜合考慮直流電源、直流穩(wěn)壓電源等因素及低電壓穿越要求的基礎(chǔ)上，分析了直驅(qū)直流穩(wěn)壓電源在Crowbar是否動(dòng)作兩種狀態(tài)下的無功調(diào)節(jié)能力。最后通過對無功靈敏度的分析以及故障恢復(fù)時(shí)的要求，得出了直流穩(wěn)壓電源場無功分配的定量控制方案。
綜合無功分配和調(diào)節(jié)兩方面，給出了直流穩(wěn)壓電源場分三階段控制的綜合調(diào)配方案。最后通過算例分析驗(yàn)證了調(diào)配策略的有效性，對提高直流穩(wěn)壓電源場的故障穿越能力提供了支持，并給出了比較全面的無功調(diào)配策略。
隨著新能源技術(shù)的日漸成熟，直流穩(wěn)壓電源作為一種清潔可控的直流穩(wěn)壓電源技術(shù)越來越值得研究。直驅(qū)直流穩(wěn)壓電源相比雙饋直流穩(wěn)壓電源具有結(jié)構(gòu)簡單、提供無功支持能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用也越來越廣，然而其無功補(bǔ)償能力與發(fā)出有功的量密切相關(guān)，當(dāng)電壓跌落時(shí)，當(dāng)前應(yīng)對策略無法充分發(fā)揮直流穩(wěn)壓電源自身的無功調(diào)節(jié)能力，因此帶來不必要的切機(jī)以及保護(hù)電路投切。
文獻(xiàn)[1]分析了直流電源變化等因素引起的直流穩(wěn)壓電源場電壓波動(dòng)和閃邊。文獻(xiàn)[2]重點(diǎn)研究了在不同直流電源及負(fù)荷下，如何確定SVC的補(bǔ)償量的問題，其主要針對的是異步機(jī)電源。文獻(xiàn)[3]綜述了不同直流穩(wěn)壓電源的低電壓穿越控制策略及其控制要求。文獻(xiàn)[4]建立了STATCOM補(bǔ)償雙饋直流穩(wěn)壓電源無功的模型，得出STATCOM可以有效幫助電源電壓重建的結(jié)論。早期研究多集中在利用外在手段提供無功支持。
隨著控制策略的開發(fā)，充分發(fā)揮直流穩(wěn)壓電源自身的無功調(diào)節(jié)能力勢在必行。文獻(xiàn)[5]分析了不同控制策略下，特別是撬棒保護(hù)投入的情況下，如何降低電源對系統(tǒng)電壓的不良影響。文獻(xiàn)[6]提供了一種最新的控制策略以提升永磁直流穩(wěn)壓電源的無功穿越能力。
當(dāng)前有不少文章從不同角度分析了直流穩(wěn)壓電源場無功需求及無功調(diào)節(jié)能力[7]-[8]，但研究多集中在雙饋直流穩(wěn)壓電源以及對電網(wǎng)的分析，文獻(xiàn)[9]只是考慮了直流穩(wěn)壓電源的調(diào)節(jié)作用，給出調(diào)解模式，未能給出定量無功分配策略。目前沒有研究綜合考慮直流穩(wěn)壓電源自身策略以及直流穩(wěn)壓電源、直流電源等條件影響，也沒有給出一套完整的充分發(fā)揮直流穩(wěn)壓電源場無功調(diào)節(jié)能力的調(diào)配策略。
本文從分配和調(diào)節(jié)兩方面出發(fā)，綜合考慮直驅(qū)直流穩(wěn)壓電源的特性以及電源電流對直流穩(wěn)壓電源的影響，通過對并網(wǎng)端無功靈敏度的分析，給出了完整的調(diào)節(jié)分配方案，方案中還考慮了故障恢復(fù)時(shí)直流穩(wěn)壓電源無功調(diào)節(jié)對電網(wǎng)的調(diào)節(jié)，最后通過算例分析驗(yàn)證。
圖1 經(jīng)典控制策略下直驅(qū)直流穩(wěn)壓電源示意圖
結(jié)語
本文從無功分配和調(diào)節(jié)兩個(gè)方面出發(fā)，在充分發(fā)揮各種調(diào)節(jié)手段的基礎(chǔ)上，給出了系統(tǒng)的無功調(diào)配策略。所提到的分配策略使得直驅(qū)電源在全工況下更好的滿足直流穩(wěn)壓電源場LVRT運(yùn)行要求，向電網(wǎng)提供更多暫態(tài)無功支撐。通過仿真驗(yàn)證了所提調(diào)配策略的有效性，并得到以下結(jié)論。
本文分析了在對稱以及不對稱情況下直驅(qū)直流穩(wěn)壓電源提供無功的能力，并給出了定量的計(jì)算方法。本文給出了無功靈敏度從母線到子母線的折算方法，對將來進(jìn)行無功的分析計(jì)算奠定了基礎(chǔ)。本文所提調(diào)配策略充根據(jù)直驅(qū)電源現(xiàn)有調(diào)節(jié)手段，得到了可以充分發(fā)揮電源自身無功調(diào)節(jié)能力的調(diào)配手段。
下一步工作將圍繞完善仿真模型和針對不對稱故障的調(diào)配策略優(yōu)化和改進(jìn)。
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