多電平STATCOM-BESS協(xié)調(diào)控制風電場功率的研究.pdf

1、風力發(fā)電技術(shù)在新能源發(fā)電領(lǐng)域占據(jù)著主導地位。由于風能本身固有的隨機性、不確定性特點，導致大型風電場并網(wǎng)對電網(wǎng)的安全運行、調(diào)頻產(chǎn)生了不可忽視的影響。為了保證風電并網(wǎng)的電能質(zhì)量，利用STATCOM裝置補償風電場無功功率，穩(wěn)定并網(wǎng)點電壓;利用儲能裝置平抑因風能的隨機性和波動性造成的有功功率波動，以穩(wěn)定系統(tǒng)頻率。STATCOM/BESS結(jié)合了以上兩者的優(yōu)點，節(jié)省了投資成本，還具有同時補償有功無功功率的特點，即具有功率四象限調(diào)節(jié)能力，可以提供更多

2、靈活多樣的電能質(zhì)量調(diào)節(jié)功能。綜上所述，本文研究了鏈式多電平STATCOM/BESS裝置，主要做了以下工作。
　　首先研究了鏈式多電平STATCOM的拓撲結(jié)構(gòu)及帶儲能系統(tǒng)的STATCOM的工作原理，分析了STATCOM裝置和蓄電池結(jié)合補償風電場功率的優(yōu)勢。通過建立多電平H橋簡化模型來研究鏈式多電平變流器的數(shù)學模型。分析了電壓電流雙閉環(huán)解耦控制策略，并研究了直流側(cè)電壓產(chǎn)生不平衡的原因，通過采用電壓外環(huán)分級控制來平衡直流側(cè)電壓，并采用移

3、相載波PWM控制對H橋進行調(diào)制。建立了儲能系統(tǒng)的數(shù)學模型，并通過實際算例，對蓄電池容量、STATCOM/BESS裝置相關(guān)參數(shù)進行設(shè)計。
　　其次研究了利用直流有源濾波器(DC-APF)抑制H橋直流鏈的紋波電流（二倍低頻和高頻電流分量）的方法，分析了紋波電流產(chǎn)生的機理，建立了H橋紋波電流電路模型，研究了紋波電流的傳輸方式。對DC-APF的拓撲結(jié)構(gòu)進行了詳細研究，并提出相應(yīng)的控制策略，并對濾波器參數(shù)做了分析。在MATLAB/Simul

4、ink軟件中搭建仿真平臺，對DC-APF有源濾波器的關(guān)鍵性能進行驗證。
　　然后研究了鏈式多電平STATCOM/BESS裝置的功率協(xié)調(diào)控制方法，即基于蓄電池核電狀態(tài)(SOC)的功率協(xié)調(diào)控制策略，其控制原理為根據(jù)風電場有功功率波動和并網(wǎng)點電壓大小確定裝置需補償?shù)挠泄o功電流參考值，實現(xiàn)對風電場功率波動的動態(tài)補償，從而穩(wěn)定并網(wǎng)點電壓和有功功率波動，同時避免了蓄電池的過充過放現(xiàn)象。對基于蓄電池SOC功率協(xié)調(diào)控制策略的算法進行詳細的研究，

5、基于電網(wǎng)允許并網(wǎng)電壓和頻率在一定范圍內(nèi)波動，該控制算法設(shè)定補償臨界值以避免蓄電池頻繁放電。
　　最后利用MATLAB/Simulink仿真軟件搭建了三H橋級聯(lián)七電平STATCOM/BESS的風力發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)仿真模型，驗證了在風速波動情況下優(yōu)先補償有功功率和在并網(wǎng)點電壓發(fā)生擾動情況下優(yōu)先補償無功功率兩種情況，驗證了STATCOM/BESS的補償效果。
　　通過對仿真結(jié)果的分析，證明了采用DC-APF能夠有效減少蓄電池中的紋波電