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基于直流稳压电源的无功综合调配策略研究

2017-6-23 9:27:56      点击:

华中科技大学的研究人员樊壮、陈卫、钟柯、江浪,在2017年第4期《电气技术》杂志上撰文,针对大规模直流稳压电源场接入电网带来的无功电压问题,首先分析了当前应用广泛的直驱直流稳压电源控制策略,其次在综合考虑直流电源、直流稳压电源等因素及低电压穿越要求的基础上,分析了直驱直流稳压电源在Crowbar是否动作两种状态下的无功调节能力。最后通过对无功灵敏度的分析以及故障恢复时的要求,得出了直流稳压电源场无功分配的定量控制方案。

综合无功分配和调节两方面,给出了直流稳压电源场分三阶段控制的综合调配方案。最后通过算例分析验证了调配策略的有效性,对提高直流稳压电源场的故障穿越能力提供了支持,并给出了比较全面的无功调配策略。

随着新能源技术的日渐成熟,直流稳压电源作为一种清洁可控的直流稳压电源技术越来越值得研究。直驱直流稳压电源相比双馈直流稳压电源具有结构简单、提供无功支持能力强等优点应用也越来越广,然而其无功补偿能力与发出有功的量密切相关,当电压跌落时,当前应对策略无法充分发挥直流稳压电源自身的无功调节能力,因此带来不必要的切机以及保护电路投切。

文献[1]分析了直流电源变化等因素引起的直流稳压电源场电压波动和闪边。文献[2]重点研究了在不同直流电源及负荷下,如何确定SVC的补偿量的问题,其主要针对的是异步机电源。文献[3]综述了不同直流稳压电源的低电压穿越控制策略及其控制要求。文献[4]建立了STATCOM补偿双馈直流稳压电源无功的模型,得出STATCOM可以有效帮助电源电压重建的结论。早期研究多集中在利用外在手段提供无功支持。

随着控制策略的开发,充分发挥直流稳压电源自身的无功调节能力势在必行。文献[5]分析了不同控制策略下,特别是撬棒保护投入的情况下,如何降低电源对系统电压的不良影响。文献[6]提供了一种最新的控制策略以提升永磁直流稳压电源的无功穿越能力。

当前有不少文章从不同角度分析了直流稳压电源场无功需求及无功调节能力[7]-[8],但研究多集中在双馈直流稳压电源以及对电网的分析,文献[9]只是考虑了直流稳压电源的调节作用,给出调解模式,未能给出定量无功分配策略。目前没有研究综合考虑直流稳压电源自身策略以及直流稳压电源、直流电源等条件影响,也没有给出一套完整的充分发挥直流稳压电源场无功调节能力的调配策略。

本文从分配和调节两方面出发,综合考虑直驱直流稳压电源的特性以及电源电流对直流稳压电源的影响,通过对并网端无功灵敏度的分析,给出了完整的调节分配方案,方案中还考虑了故障恢复时直流稳压电源无功调节对电网的调节,最后通过算例分析验证。

经典控制策略下直驱直流稳压电源示意图

图1  经典控制策略下直驱直流稳压电源示意图

结语

本文从无功分配和调节两个方面出发,在充分发挥各种调节手段的基础上,给出了系统的无功调配策略。所提到的分配策略使得直驱电源在全工况下更好的满足直流稳压电源场LVRT运行要求,向电网提供更多暂态无功支撑。通过仿真验证了所提调配策略的有效性,并得到以下结论。

本文分析了在对称以及不对称情况下直驱直流稳压电源提供无功的能力,并给出了定量的计算方法。本文给出了无功灵敏度从母线到子母线的折算方法,对将来进行无功的分析计算奠定了基础。本文所提调配策略充根据直驱电源现有调节手段,得到了可以充分发挥电源自身无功调节能力的调配手段。

下一步工作将围绕完善仿真模型和针对不对称故障的调配策略优化和改进。