風力發(fā)電系統(tǒng)中鏈式STATCOM關鍵技術.pdf

1、由于風力發(fā)電的隨機性，風電場接入到電網(wǎng)會對接入地區(qū)電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定性帶來影響；同時電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性又會影響到風電場的接入，進一步惡化電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性。在風電穿透功率較大的電網(wǎng)中，其電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性尤為重要，靜止同步補償器（STATCOM）能有效的提高電力系統(tǒng)暫態(tài)電壓穩(wěn)定性。本文以±1.8Mvar 鏈式STATCOM的研制為背景，對三角形連接的鏈式STATCOM的主電路進行建模分析和參數(shù)設計，并針對直流電容電壓平衡控制、系統(tǒng)電壓不平衡控制、

2、并網(wǎng)電流波形控制以及鎖相環(huán)等關鍵技術作了系統(tǒng)深入的研究。
　　 主電路分析是研究鏈式STATCOM的基礎。論文基于三角形連接的鏈式STATCOM 可以等效為三個單相鏈式STATCOM，建立了鏈式STATCOM的數(shù)學模型，推導了其穩(wěn)態(tài)表達式，在此基礎上，對±1.8Mvar 鏈式STATCOM 主電路進行了參數(shù)設計，并分析了電容、電感、開關頻率等參數(shù)對裝置性能的影響。
　　 針對鏈式STATCOM中的鎖相環(huán)問題進行了分析。對

3、比分析了三種常用的鎖相環(huán)方法，分析了鎖相環(huán)的動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)精度對鏈式STATCOM 輸出性能的影響，給出了幾種系統(tǒng)相位發(fā)生突變時鏈式STATCOM 仍能維持穩(wěn)定工作的方法。
　　 直流電容電壓平衡控制是鏈式STATCOM中的關鍵問題之一。論文通過功率平衡的方法分析了造成鏈式STATCOM 直流電容電壓不平衡的原因在于各鏈節(jié)吸收和消耗的有功不一致，因此提出了基于有功電壓矢量疊加的平衡控制方法，該方法通過在鏈節(jié)輸出電壓中疊加有功分量

4、從而改變其吸收的有功來實現(xiàn)直流電容電壓平衡。此外提出了矢量分析的方法，通過該方法可以對各種平衡控制策略的穩(wěn)定性及調(diào)控能力進行分析。為了找出最合適的平衡控制策略，仍然通過矢量分析將所提方法同另外兩種常用的平衡控制方法進行對比，通過對比可知所提的控制策略具有穩(wěn)定性好、調(diào)控能力強的優(yōu)點，仿真驗證了對比分析的正確性。
　　 系統(tǒng)電壓不平衡下的控制是鏈式STATCOM中另一個關鍵問題。論文通過分析在系統(tǒng)電壓不平衡下鏈式STATCOM的控制

5、方法指出鏈式STATCOM 需要同時輸出正序、負序及零序分量其各相才能輸出任意可控大小的無功電流，并提出了分相瞬時電流控制策略，在此基礎上研究了鏈式STATCOM在不平衡電壓下的補償模式，提出了無功補償模式和電壓控制模式兩種改進型補償模式。通過分相瞬時電流控制能夠維持鏈式STATCOM在不平衡電壓下的正常工作，通過兩種改進型補償模式使鏈式STATCOM能夠有效的對不平衡系統(tǒng)進行補償。仿真結果表明，所提出的不平衡電壓控制策略有效地增強了鏈

6、式STATCOM在不平衡電壓下的安全運行能力，并按照所設計的工作模式能有效地補償系統(tǒng)中的無功。
　　 針對鏈式STATCOM 并網(wǎng)中低次諧波電流問題進行了分析，傳統(tǒng)的PI 控制器無法對正弦指令電流無靜差跟蹤，而且其帶寬有限，諧波抑制能力不足，因此提出了比例控制器與重復控制器并聯(lián)的復合控制器結構，對復合控制器進行了詳細的設計，并與比例控制器作對比，復合控制器具有足夠的頻率帶寬，可以對基波電流無靜差跟蹤以及諧波抑制能力良好。仿真結果