亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        全功率變流器弱電網(wǎng)下低頻振蕩抑制探討

        2019-06-14 01:49:22祝藝王則會(huì)
        風(fēng)能 2019年4期
        關(guān)鍵詞:橋臂變流器線電壓

        文|祝藝,王則會(huì)

        受風(fēng)能資源分布和風(fēng)力發(fā)電特殊性影響,風(fēng)電場(chǎng)往往建立在遠(yuǎn)離負(fù)荷、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)相對(duì)薄弱但風(fēng)能資源好的地區(qū)。隨著風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量的增大,大量風(fēng)電機(jī)組接入電網(wǎng)時(shí)引起電網(wǎng)電壓波動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)越來(lái)越大,嚴(yán)重時(shí)電網(wǎng)電壓甚至面臨崩潰的危險(xiǎn)。另一方面,弱電網(wǎng)下的電網(wǎng)電壓質(zhì)量相對(duì)較差,隨著并網(wǎng)機(jī)組數(shù)量的增加,不同變流器之間通過(guò)電網(wǎng)的阻抗相互耦合,使電網(wǎng)的等效阻抗成倍變化,容易導(dǎo)致電網(wǎng)與變流器之間產(chǎn)生非特征頻率的低頻諧波,影響電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性和變流器的正常運(yùn)行 。

        在濾波電容上串聯(lián)電阻形成無(wú)源阻尼可以解決弱電網(wǎng)帶來(lái)的振蕩問(wèn)題,這種簡(jiǎn)單有效的方法在增加系統(tǒng)成本的同時(shí),會(huì)帶來(lái)散熱和發(fā)電效率問(wèn)題。以往研究中從控制角度提出的電網(wǎng)電壓低次前饋法,能夠有效減弱不同變流器之間的相互耦合作用,解決弱電網(wǎng)下的高頻振蕩問(wèn)題,但卻無(wú)法有效抑制目前在弱電網(wǎng)中同時(shí)存在的低頻振蕩現(xiàn)象。低頻振蕩現(xiàn)象主要表現(xiàn)在直驅(qū)機(jī)型中,其振蕩頻率在數(shù)十到數(shù)百赫茲之間,而且常常伴隨有非特征諧波的畸變現(xiàn)象。

        本文主要對(duì)變流器在弱電網(wǎng)下運(yùn)行時(shí)存在的低頻振蕩現(xiàn)象進(jìn)行了研究。首先給出了風(fēng)電場(chǎng)曾出現(xiàn)低頻振蕩時(shí)的波形;其次從電流控制器入手分析了電網(wǎng)阻抗對(duì)變流器運(yùn)行性能的影響,從復(fù)相量的角度闡述了低頻振蕩產(chǎn)生的原因,結(jié)合仿真直觀地說(shuō)明了理論分析的正確性;最后,通過(guò)平臺(tái)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了理論分析的正確性和所提方法的有效性。除了弱電網(wǎng)下的風(fēng)電場(chǎng)外,所提方法亦可應(yīng)用于解決微網(wǎng)中類(lèi)似的低頻振蕩問(wèn)題。

        弱電網(wǎng)下風(fēng)電機(jī)組的低頻振蕩現(xiàn)象

        在電網(wǎng)薄弱的風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量大到一定程度后,低頻振蕩現(xiàn)象會(huì)時(shí)有發(fā)生。圖1(a)為某風(fēng)電場(chǎng)曾出現(xiàn)低頻振蕩時(shí)采集的電網(wǎng)電壓、變流器的網(wǎng)側(cè)橋臂電流以及直流母線電壓的波形。可以看到,此時(shí)的網(wǎng)側(cè)橋臂電流表現(xiàn)為正負(fù)對(duì)稱(chēng)的周期性振蕩,電網(wǎng)電壓在振蕩的同時(shí)存在比較明顯的畸變。直流母線在交流側(cè)低頻振蕩的影響下也出現(xiàn)了伴隨性的波動(dòng)。這種現(xiàn)象曾主要出現(xiàn)在直驅(qū)機(jī)型中(在早期的雙饋機(jī)型中基本沒(méi)出現(xiàn)過(guò),但是近年來(lái)隨著裝機(jī)容量的激增,此類(lèi)低頻振蕩現(xiàn)象在雙饋機(jī)型的風(fēng)電場(chǎng)中也時(shí)有發(fā)生),如圖1(b)所示。圖中Eab、Ebc、Eca為電網(wǎng)電壓,Isa、Issb、Issc為定子三相電流。鑒于低頻振蕩在直驅(qū)機(jī)型中出現(xiàn)較多,本文以直驅(qū)機(jī)型為對(duì)象進(jìn)行分析。

        圖1 風(fēng)電場(chǎng)曾出現(xiàn)的低頻振蕩現(xiàn)象

        圖2 考慮電網(wǎng)阻抗下的電流環(huán)控制框圖

        圖3 不同電網(wǎng)阻抗以及控制器參數(shù)下電流環(huán)幅頻特性

        圖4 理論分析原理圖

        弱電網(wǎng)下網(wǎng)側(cè)電壓電流低頻振蕩原因

        原本在風(fēng)電場(chǎng)中正常運(yùn)行的變流器出現(xiàn)低頻振蕩現(xiàn)象,往往是由裝機(jī)容量擴(kuò)大后電網(wǎng)等效阻抗增大引起。這里從理論上對(duì)其做簡(jiǎn)單分析。

        目前,同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下基于PI控制器結(jié)合電網(wǎng)電壓前饋的控制策略被普遍用于網(wǎng)側(cè)變流器的電流控制環(huán)節(jié),其直接控制目標(biāo)往往選擇網(wǎng)側(cè)橋臂電流。按照能量流動(dòng)方向,以電流流出變流器方向?yàn)檎?,在考慮電網(wǎng)阻抗時(shí)的電流環(huán)控制框圖如圖2所示。穩(wěn)態(tài)時(shí),dq軸之間的耦合可以忽略,由此可以得到入網(wǎng)電流Ig與電網(wǎng)電壓Eg、給定值Iref間的關(guān)系為:

        式中,Lc、Lg為變流器網(wǎng)側(cè)濾波電感和電網(wǎng)等效阻抗;Cf為變流器網(wǎng)側(cè)濾波電容;Gc為電流PI控制器;IL(圖2)、Ig為網(wǎng)側(cè)橋臂電流及入網(wǎng)電流。

        入網(wǎng)電流Ig與電網(wǎng)電壓Eg的傳遞函數(shù)雖然含有一個(gè)諧振點(diǎn),但其對(duì)入網(wǎng)電流的低頻段基本沒(méi)有影響。而從第二項(xiàng)可以看出,它與電流環(huán)給定值之間的幅頻特性會(huì)同時(shí)受電網(wǎng)阻抗和電流環(huán)控制器參數(shù)的影響。風(fēng)電場(chǎng)單臺(tái)風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行時(shí),變流器外部的阻抗與線路阻抗相等,電網(wǎng)等效阻抗較小,基本不會(huì)影響變流器的穩(wěn)定運(yùn)行。但是隨著并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組數(shù)量及容量的增大,單個(gè)變流器對(duì)應(yīng)的外部等效阻抗也會(huì)成倍增長(zhǎng)。圖3給出了不同電網(wǎng)阻抗及控制器參數(shù)下的電流環(huán)閉環(huán)幅頻特性??梢园l(fā)現(xiàn),電網(wǎng)阻抗的增加會(huì)使電流環(huán)在低頻段內(nèi)產(chǎn)生放大作用,在電流控制器較弱的時(shí)候,若暫態(tài)過(guò)程中產(chǎn)生低頻分量,很容易引發(fā)低頻振蕩。

        考慮到網(wǎng)側(cè)三相電路的對(duì)稱(chēng)性,取三相中的任意一相進(jìn)行分析,其等效電路如圖4(a)所示,其中S代表變流器網(wǎng)側(cè)斷路器,Eg、Upcc、Ucom分別代表電網(wǎng)電壓、變流器并網(wǎng)點(diǎn)電壓以及變流器交流側(cè)輸出電壓,Ig、IRec、Ic分別代表流入電網(wǎng)電流、變流器流出電流以及流入濾波電容的電流。以變流器工作在網(wǎng)側(cè)調(diào)制模式(只運(yùn)行網(wǎng)側(cè)且濾波電容所需的無(wú)功由網(wǎng)側(cè)發(fā)出的無(wú)功電流補(bǔ)償)為例,圖4(b)中為各交流量對(duì)應(yīng)的相量關(guān)系。

        網(wǎng)側(cè)主斷路器閉合前,并網(wǎng)點(diǎn)電壓與電網(wǎng)電壓相等,即Upcc與 E重合。斷路器閉合后,變流器網(wǎng)側(cè)開(kāi)啟,發(fā)出的無(wú)功電流(對(duì)應(yīng)IRec)逐步取代Ic。電網(wǎng)阻抗較小的時(shí)候,電流控制器可以依靠其較強(qiáng)的調(diào)節(jié)能力將無(wú)功電流控制在給定值的附近,變流器對(duì)電網(wǎng)電壓產(chǎn)生的擾動(dòng)較小。然而隨著電網(wǎng)阻抗的增大,電流環(huán)的帶寬隨之下降,控制器的調(diào)節(jié)能力減弱,網(wǎng)側(cè)輸出電流跟蹤不上給定,容易產(chǎn)生低頻振蕩,振蕩電流在電網(wǎng)阻抗上產(chǎn)生的振蕩壓降會(huì)進(jìn)一步對(duì)并網(wǎng)點(diǎn)電壓產(chǎn)生干擾,引起并網(wǎng)點(diǎn)電壓的振蕩,使系統(tǒng)最終出現(xiàn)圖1所示的振蕩現(xiàn)象。并網(wǎng)發(fā)電時(shí),有功電流對(duì)并網(wǎng)點(diǎn)電壓產(chǎn)生的影響可以采用類(lèi)似的方式進(jìn)行分析,這里不再贅述。

        弱電網(wǎng)下電壓電流低頻振蕩抑制

        圖5 電網(wǎng)較為理想時(shí)的仿真結(jié)果

        電網(wǎng)阻抗的增大使電流環(huán)在低頻段內(nèi)產(chǎn)生放大作用是弱電網(wǎng)下引起電壓電流振蕩的直接原因??紤]到這一點(diǎn),可以增強(qiáng)電流環(huán)的調(diào)節(jié)能力以降低頻段的閉環(huán)增益從而起到抑制低頻振蕩的作用。圖3給出了Lg=0.24mH 時(shí)增大電流環(huán)比例系數(shù)對(duì)電流環(huán)幅頻特性的影響??梢园l(fā)現(xiàn),比例系數(shù)的增大能夠有力地減小電流環(huán)在低頻段的放大倍數(shù),從而有效避免低頻振蕩的發(fā)生,提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。為直觀說(shuō)明電網(wǎng)阻抗對(duì)電流環(huán)帶寬的影響,驗(yàn)證增加電流環(huán)比例系數(shù)在抑制低頻諧振方面的有效性,在Simulink中進(jìn)行了仿真。仿真時(shí)變流器運(yùn)行在網(wǎng)側(cè)調(diào)制模式,網(wǎng)側(cè)濾波電感Lc= 100μH,角接電容Cf= 1000μF ,變壓器漏感為 40μH,直流母線電容為 28800μF,電網(wǎng)線電壓為690V,直流母線電壓給定值為1050V。

        圖6 默認(rèn)參數(shù)下電網(wǎng)阻抗增加到240uH的仿真結(jié)果

        首先在電網(wǎng)較為理想的條件下進(jìn)行了仿真(圖5),對(duì)應(yīng)的電流環(huán)控制器系數(shù)為KP=0.04、KI=2。此時(shí)的電網(wǎng)等效阻抗主要體現(xiàn)在變壓器的漏感上,電網(wǎng)阻抗較小,網(wǎng)側(cè)橋臂電流能夠很好地跟蹤給定并保持穩(wěn)定,直流母線電壓波動(dòng)小,電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性好。其次,保持電流控制器的參數(shù)不變,在變流器與變壓器低壓側(cè)之間串入Lg=240μH的電感用以模擬電網(wǎng)阻抗,仿真結(jié)果如圖6所示。由于電網(wǎng)阻抗的增大,此時(shí)的電流控制器的調(diào)節(jié)能力明顯受到限制,網(wǎng)側(cè)橋臂電流因無(wú)法準(zhǔn)確跟蹤給定值而產(chǎn)生了持續(xù)性的振蕩,最終引起橋臂電流、直流母線電壓以及變流器的并網(wǎng)點(diǎn)電壓出現(xiàn)了頻率約為10Hz的低頻振蕩,其結(jié)果與圖1類(lèi)似,且其振蕩頻率處在圖3所示的低頻段內(nèi)。為抑制振蕩,將電流環(huán)的比例系數(shù)增加到0.08,結(jié)果如圖7所示??梢钥吹?,網(wǎng)側(cè)橋臂電流在電流環(huán)增強(qiáng)后得到了有效的控制,橋臂電流、直流母線電壓均能夠在給定值附近穩(wěn)定下來(lái),并網(wǎng)點(diǎn)電壓基本沒(méi)有受到影響,電網(wǎng)阻抗增大后的低頻振蕩現(xiàn)象得到了有效的抑制。

        圖7 電網(wǎng)阻抗為240uH時(shí)增強(qiáng)電流環(huán)比例系數(shù)的仿真結(jié)果

        實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

        在電網(wǎng)適應(yīng)性測(cè)試方面,某變流器生產(chǎn)廠家能夠提供國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的測(cè)試平臺(tái)。此次的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證在1.5MW的對(duì)拖實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行。如圖8所示,該平臺(tái)由兩臺(tái)背靠背的變流器組成,兩臺(tái)變流器的機(jī)側(cè)分別連接到永磁同步電機(jī)和電勵(lì)磁同步電機(jī),兩臺(tái)電機(jī)均可通過(guò)配置工作在電動(dòng)狀態(tài)和發(fā)電狀態(tài)。本次實(shí)驗(yàn)中配置永磁同步電機(jī)為原動(dòng)機(jī),另一臺(tái)電勵(lì)磁電機(jī)則作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行。在發(fā)電機(jī)變流器網(wǎng)側(cè)與變壓器之間串入了一個(gè)電感Lg用以模擬電網(wǎng)阻抗,兩變流器通過(guò)同一個(gè)漏感為 80μH的變壓器接入電網(wǎng),其網(wǎng)側(cè)濾波電感、濾波電容及直流母線電容參數(shù)均與仿真時(shí)相同,即Lc1=Lc2= 100μH、Cf1= Cf2= 1000μF、Cck1=Cck2= 28800μF 。因驗(yàn)證的需要,本次實(shí)驗(yàn)只開(kāi)發(fā)電機(jī)的網(wǎng)側(cè),使其工作在網(wǎng)側(cè)調(diào)制狀態(tài)。

        圖8 測(cè)試平臺(tái)

        圖9 默認(rèn)參數(shù)下實(shí)驗(yàn)結(jié)果

        圖10 默認(rèn)參數(shù)下電網(wǎng)阻抗增加到240uH的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

        圖11 240uH電網(wǎng)阻抗下增強(qiáng)電流環(huán)比例系數(shù)的控制效果

        首先將發(fā)電機(jī)變流器的網(wǎng)側(cè)直接連接到變壓器,在常規(guī)條件下進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),結(jié)果如圖9所示,圖中依次給出了直流母線電壓、變流器網(wǎng)側(cè)三相電流以及AB和BC 線電壓。待機(jī)時(shí)的電網(wǎng)線電壓為690V,直流母線電壓給定值為1050V??梢钥吹皆陔娋W(wǎng)阻抗比較小的時(shí)候,變流器輸出電流平穩(wěn),直流母線電壓平滑,對(duì)并網(wǎng)點(diǎn)的電壓影響很小。其次,在變流器的網(wǎng)側(cè)與變壓器之間串入240μH的電感用來(lái)模擬電網(wǎng)阻抗,在默認(rèn)的控制參數(shù)和增強(qiáng)電流環(huán)比例系數(shù)的條件下分別進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),結(jié)果如圖10和圖11所示。從圖10可以看出,默認(rèn)參數(shù)下電網(wǎng)阻抗的增加會(huì)引起網(wǎng)側(cè)輸出電流產(chǎn)生低頻振蕩,致使電網(wǎng)電壓不穩(wěn)以及直流母線電壓波動(dòng),使變流器出現(xiàn)圖1(a)所示的低頻振蕩現(xiàn)象。圖11的結(jié)果表明,通過(guò)增強(qiáng)電流環(huán)比例系數(shù)可以有效克服電網(wǎng)阻抗對(duì)電流環(huán)在低頻段帶來(lái)的不利影響,解決弱電網(wǎng)下的低頻振蕩問(wèn)題。

        結(jié)論

        本文通過(guò)對(duì)弱電網(wǎng)條件下低頻振蕩現(xiàn)象的觀察、對(duì)弱電網(wǎng)下網(wǎng)側(cè)電壓電流低頻振蕩原因的分析,以及對(duì)弱電網(wǎng)下電壓電流低頻振蕩抑制的仿真分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,由淺入深層層遞進(jìn)分析出弱電網(wǎng)與變流器以及變流器之間的交互影響,從變流器角度出發(fā)分析并網(wǎng)變流器電壓電流低頻振蕩抑制機(jī)理及影響,得到如下結(jié)論:

        (1)電網(wǎng)阻抗會(huì)使電流環(huán)對(duì)低頻擾動(dòng)產(chǎn)生放大作用,弱化電流控制器的調(diào)節(jié)能力,引起變流器輸出電流產(chǎn)生低頻振蕩,導(dǎo)致電網(wǎng)電壓振蕩。

        攝影:李明

        (2)弱電網(wǎng)下增大電流環(huán)的比例系數(shù)可以有效緩解其因電網(wǎng)阻抗對(duì)低頻信號(hào)產(chǎn)生的放大作用,因而有利于解決電網(wǎng)阻抗帶來(lái)的不利影響,能夠抑制弱電網(wǎng)和微網(wǎng)下的低頻振蕩問(wèn)題。

        猜你喜歡
        橋臂變流器線電壓
        一種基于ghg 坐標(biāo)系的三電平四橋臂逆變器簡(jiǎn)化空間矢量脈寬調(diào)制方法
        橋臂梗死的臨床分析
        中壓一體化儲(chǔ)能變流器的設(shè)計(jì)
        基于背靠背變流器的并網(wǎng)控制研究
        基于MMC的鐵路功率調(diào)節(jié)器方案對(duì)比
        改進(jìn)PR控制在直驅(qū)風(fēng)機(jī)變流器中的應(yīng)用
        微電網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)下垂協(xié)調(diào)控制與母線電壓控制策略
        基于ANN模型的在線電壓穩(wěn)定裕度評(píng)估
        橋臂梗死18例臨床及影像特征分析
        電流型PWM變流器在串級(jí)調(diào)速中的應(yīng)用
        国产午夜在线观看视频播放| 亚洲精品中文幕一区二区| 亚洲av片在线观看| 7878成人国产在线观看| 深夜福利国产| 九一精品少妇一区二区三区| 久久午夜av一区二区三区| 日本高清h色视频在线观看| 国产精品刺激好大好爽视频| 久草精品手机视频在线观看| 在线观看麻豆精品视频| 极品白嫩的小少妇| 国产精品无码日韩欧| 日日噜噜噜夜夜爽爽狠狠视频| 亚洲久无码中文字幕热| 妇女自拍偷自拍亚洲精品| 亚洲av香蕉一区二区三区av| 国产成人av综合色| 少妇人妻偷人精品无码视频| 丝袜 亚洲 另类 欧美| 亚洲一区二区三区日韩在线观看 | 中文字幕人妻偷伦在线视频| 2021年性爱喷水视频| 国产av丝袜熟女丰满一区二区| 亚洲欧美日韩另类精品一区| 日本亚洲国产一区二区三区| 亚洲日韩成人无码不卡网站| 亚洲乱码中文字幕三四区| 门卫又粗又大又长好爽| 少妇人妻在线视频| 永久免费毛片在线播放| 东京热加勒比久久精品| 一二三四日本中文在线| 福利在线国产| 国产伦精品一区二区三区在线 | 久久一二三四区中文字幕| 国产在线观看自拍av| 亚洲熟妇无码久久精品| 亚洲av综合av国产av| 国产精品国产午夜免费福利看| 中文文精品字幕一区二区|