感应调控滤波技术在风电并网中的应用研究

来源 :湖南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wenliang729
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风电场中大量使用变流器等电力电子装置,其非线性造成风电系统严重的谐波污染及低功率因素等电能质量问题,因此,研究新型滤波方案对风电谐波治理及无功补偿具有重要意义。由此,本文提出了一种基于感应调控滤波技术,并利用控制对谐波和无功需求进行实时跟踪补偿的新型风电并网系统,针对新型风电系统的基本理论、并网变压器阻抗匹配、感应调控滤波支路设计以及综合控制策略等方面展开相关研究。本文所做的研究工作主要体现在以下几个方面:
  1)揭示采用感应调控滤波方案的新型风电系统谐波阻尼性能及无功补偿原理。首先建立系统简化三相等值电路模型,得到以并网变压器为核心的基本数学模型,以此推导出系统三相谐波电流耦合网侧电流数学表达式,通过比较不同谐波抑制方案的滤波特点,揭示了系统进行感应调控滤波所需要满足的必要条件以及其在谐波阻尼方面的独特优势;其次,对变压器绕组结构布置和滤波器参数计算方法进行介绍,并设计零阻抗控制策略使调谐装置和逆变器之间协调控制,在满足系统阻抗匹配要求的同时提高调谐支路的选频特性;最后,介绍逆变器稳态模型下无功补偿控制原理,用以提高系统网侧功率因数。
  2)对新型风电并网方案进行谐振阻尼及滤波特性分析。分析系统谐波放大原理,提出采用分频检测算法的谐波阻尼控制,建立系统单相谐波等效模型,推导系统三相对称前提下反映网侧谐波电量的方程,分析风电系统抑制谐波串并联谐振的能力;为了分析感应调控滤波方案在改善风电系统网侧电流畸变的有效性,建立了以滤波率和阻尼率为指标的评价体系来评价系统谐波阻尼能力,仿真结果表明新型滤波方案能有效防治谐波放大,满足系统对滤波效果要求。
  3)对采用感应调控滤波方案的风电系统进行仿真验证。为了验证本文所提理论在对风电场谐波抑制效果,在MATLAB/Simulink中搭建了仿真模型,探讨了谐波阻尼控制以及无功控制算法对系统工作性能的影响,对不同工况下风电系统谐波抑制效果进行对比分析,仿真结果表明感应调控滤波方案在谐波阻尼、防治谐振以及无功跟踪补偿等方面具有较高水平。
  本文就新型风电并网系统的主电路拓扑、谐波数学模型、谐波双向抑制特性以及配套的多目标综合虚拟阻抗控制策略等方面展开研究,初步构建了一套关于风电并网系统以虚拟阻抗控制提高电能质量为特点的基本理论体系,为感应调控滤波技术以后的深入研究及在其它领域的拓展应用奠定基础。
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