H桥级联多电平STATCOM在风电场中的应用

第45卷第8期2011年8月电力电子技术POWERELECTRONICSVO145，NO8AUGUST2011H桥级联多电平STATCOM在风电场中的应用张培远，王殿俊，刘晓雷，李静中国矿业大学，信息与电气工程学院，江苏徐州221008摘要建立了双馈感应发电机DFIG的数学模型，分析了静止同步补偿器STATCOM的工作原理和主电路结构。针对H桥级联多电平STATCOM提出应用错时采样空间矢量调制对其进行控制，在电网电压发生瞬时跌落的情况下对STATCOM的补偿特性进行了分析研究。结果表明，H桥级联多电平STATCOM能有效补偿风电场的无功功率。改善风电场的电压稳定性。提高了低电压穿越能力。关键词风力发电；双馈感应发电机；静止同步补偿器中图分类号TM614文献标识码A文章编号10O01OOX201108009303APPLICATIONOFCASCADEHBRIDGEMULTILEVELSTATCOMINWINDFARMZHANGPEIYUAN，WANGDIANJUN，LIUXIAOTEI，LIJINGCHINAUNIVERSITYOFMININGANDTECHNOLOGY，XUZHOU221008，CHINAABSTRACTTHISPAPERESTABLISHESTHEMODELOFDOUBLYFEDINDUCTIONGENERATOR，ANDTHEOPERATIONPRINCIPLEOFSTATICSYNEHRONOUSCOMPENSATORSTATCOMISRESEARCHEDASWELLASTHEMAINCIRCUITSTRUCTUREACCORDINGTOCASCADEHBRIDGEMULTILEVELSTATCOM，SAMPLINGTIMESTAGGEREDSVMSTSSVMISPROPOSEDTOCONTROLTHEHBRIDGESTATCOMWHENPOWERSNDVOLTAGESAGSHAPPEN，SIMULATIONSONCOMPENSATIONCHARACTERISTICSOFSTATCOMARESTUDIEDTHERESULTSILLUSTRATETHATTHEREACTIVEPOWEROFWINDFARMCANBECOMPENSATEDEFFECTIVELYANDTLLEVOLTAGESTABILITYOFWINDFARMCANBEIMPROVEDATTHESAMETIME，CASCADEHBRIDGEMULTILEVELSTATCOMIMPROVESTHELOWVOLTAGERIDETHROUGHCAPABILITYKEYWORDSWINDPOWERGENERATION；DOUBLYFEDINDUCTIONGENERATOR；STATICSYNCHRONOUSCOMPENSATOR1引言风能作为一种绿色清洁能源可缓解目前我国电力紧张的局面并能有效改善不合理的能源结构。但随着风电场容量越来越大，风电场并网对系统造成的影响也日趋明显。风电场中风速和风向具有随机性。其无功功率也随之波动。在发生故障时。电力系统要求风电场并网点要维持一定电压水平。否则风电场将与系统解列，退出运行，从而导致系统出现更多的功率缺额不利于系统稳定。如何解决风电场并入系统所引起的电压稳定性问题已得到广泛关注【卜。随着电力电子技术的快速发展，在风电场运用柔性交流输电系统FACTS，提高其运行稳定性已经成为一种必然趋势。STATCOM作为FACTS核心设备是目前性能最好的无功补偿装置。针对风电场上述特殊要求STATCOM必须能快速、动态补偿风电场的无功功率，满足风速变化及故障时的动态无功补偿需求，稳定系统电压，提高电能定稿日期20L106一L6作者简介张培远1987一，男，河北沧州人，硕士研究生，研究方向为电力电子技术在电力系统中的应用。质量、暂态电压稳定性和低电压穿越能力。保证系统稳定、可靠运行3】。在此将H桥级联多电平STATCOM应用到风电场的无功补偿上通过运用错时采样空间矢量调制STSSVM，对其进行控制，实现无功功率补偿。经过研究分析，证明了H桥级联多电平STATCOM能有效提高风电场的电压稳定性。2STATCOM工作原理及主电路结构STATCOM工作时通过开关器件的通断将直流侧的电压转换成与网侧同频率的交流电压将其等效为一个交流电压源，其幅值和相位都可控制。假设交流系统电压为STATCOM逆变器电压为，由图1可见，与电流I相差9O。，而M。与相差6角。当M。，8O，STATCOM工作在容性状态，吸收容性无功功率；当M0时，STATCOM向系统输出的Q一LI一22TTFSA补偿前BYT,偿后图5经STATCOM补偿前后系统电压电流波形对25KV母线A相电压进行谐波分析，其电压波形总谐波畸变率删D163远小于国家标准中对电网电压35KV要求小于3和10KV要求小于4的规定，也符合国际电工委员会对中压电网3366KVTHD为155的规定。6结论建立了双馈感应风力发电机的数学模型，分析了STATCOM的工作原理，针对级联型多电平结构采用错时采样空间矢量调制作为脉冲调制方法，对风电场进行无功补偿研究。结果表明，基于错时采样空间矢量调制的H桥级联多电平STATCOM在系统出现电压跌落故障后能快速进行无功补偿，有效提高风电场稳定性，并且能够有效改善系统功率因数，抑制谐波，具有很好的动态补偿特性，提高了风电场的低电压穿越能力，有助于电网稳定运行因此在风力发电系统中拥有良好的应用前景。参考文献【1】张红光，张粒子，陈树勇，等大容量风电场接入电网的暂态稳定特性和调度对策研究中国电机工程学报，2007，27114551【2】迟永宁，刘燕华，王伟胜，等风电接入对电力系统的影响J电网技术，2007，3137781【3】范高峰，迟永宁，赵海翔，等用STATCOM提高风电场暂态电压稳定性【J】电工技术学报，200