基于SVG的風(fēng)電場接入局域電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定性分析
2 SVG的模型和控制
2. 1 SVG的數(shù)學(xué)模型
圖2所示是SVG接入系統(tǒng)的單相等效電路圖。圖2中,系統(tǒng)用戴維南等效電路表示,R、L分別為連接電抗器的等效電阻和電感,C為直流電容,RL+jXL為負(fù)載的等效阻抗,公共連接點電壓用UPCC表示,其瞬時值為u。STATCOM逆變器輸出電壓用e表示,i為STATCOM逆變器輸出電流,iL為負(fù)載電流。本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/177371.htm
式中,ed、eq為同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中STATCOM逆變器輸出電壓的d、q分量,id、iq為逆變器輸出電流的d、q分量。派克變換矩陣為:
式中,ω為電網(wǎng)電壓角頻率。
方程(9)表明id和iq有很強的耦合性。為了使變量線性化,id和iq必須解耦,所以ud和uq可表示為:
由于id和iq能夠被ufd和ufq獨立控制,STATCOM輸出的有功和尢功功率也能夠被獨立控制。
2.2 SVG的控制策略
圖3給出了引入同步坐標(biāo)變換后的電流控制策略。這種控制方法中,由于其參考值idref、iqref和反饋值id、iq在同步坐標(biāo)系下穩(wěn)態(tài)時均為直流信號,因此通過PI調(diào)節(jié)器可以實現(xiàn)無靜差的電流跟蹤控制。另外,由于在動態(tài)補償時,補償電流的時變性和系統(tǒng)存在各種損耗的影響,直流側(cè)電容電壓將會產(chǎn)生一定的波動而使系統(tǒng)無法正常工作。因此,必須使裝置與電網(wǎng)進行有功交換,控制直流側(cè)電容電壓在其正常范圍之內(nèi)。圖3中所示的直接電流控制方法中還采用了直流側(cè)電容電壓的閉環(huán)控制,即將直流側(cè)電壓UDC與參考值UDCref比較后經(jīng)PI調(diào)節(jié)器形成有功電流指令信號。接入點電壓的參考信號UPCCref與采樣值UPCC的差值經(jīng)過一個PI調(diào)節(jié)器可構(gòu)成交流電壓的外環(huán),用于穩(wěn)定接入點電壓。
2.3 SVG的安裝地點
由于,在SVG所連接的母線處,系統(tǒng)能夠提供有效的電壓支持,因此,SVG被放置在離負(fù)載母線盡可能近的位置有許多有利因素。第一是無功功率支持的安裝地點應(yīng)當(dāng)離需要被支持的點盡可能地近。第二,在研究測試系統(tǒng)中,在負(fù)載母線處安裝SVG更加適合,電壓變化的效果在這點處最大。
3 測試系統(tǒng)和仿真結(jié)果
3. 1 測試系統(tǒng)
使用的測試系統(tǒng)是一個單線圖,如圖4所示。配電網(wǎng)由一個電壓等級為110 kV、50Hz的電網(wǎng)構(gòu)成。基于雙饋感應(yīng)發(fā)電機的風(fēng)電場,它由六臺雙饋機組成,容量為1.5MW(總共9MW),每一臺雙饋機部帶有保護系統(tǒng),用來監(jiān)測電壓、電流、機械速度以及直流電壓。風(fēng)速為8m/s。研究的目的是強迫雙饋感應(yīng)發(fā)電機和SVG響應(yīng)所發(fā)生的故障。SVG提供10 MVA的無功功率動態(tài)補償在公共連接點處。
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