風(fēng)電場瞬時無功控制算法的改進

1、風(fēng)電場瞬時無功控制算法的改進譚丹，崔殿詢，張佳麗（1廣東明陽龍源電力電子有限公司 廣東 中山 528437）摘要：傳統(tǒng)的無功控制算法是將系統(tǒng)的電壓電流經(jīng)過3-2變化，得到，分量，然后再進行低通濾波，之后再做2-3變換，這樣就可以得到系統(tǒng)的無功電流。由于風(fēng)電場要求在風(fēng)機投入的過程中母線電壓不發(fā)生大的波動，以及保持整個35KV側(cè)的有較高的功率因數(shù)，所以主要是以穩(wěn)定110KV母線（或220KV母線電壓）和35KV側(cè)的功率因數(shù)為主，針對特殊的要求，設(shè)計出了四種控制算法的隨意切換，經(jīng)運行測試，系統(tǒng)穩(wěn)定性良好，滿足要求。關(guān)鍵詞：無功控制算法 改進中圖分類號：TU74 文獻標識碼：A 文章編號：1引言隨著經(jīng)

2、濟的快遞增長和社會的全面進步，能源利用的問題越來越突出，開發(fā)和利用新能源需求迫切。風(fēng)能作為一種經(jīng)濟節(jié)能的發(fā)電技術(shù)開始顯現(xiàn)其重要作用，如何控制并利用好風(fēng)能高效發(fā)電，已經(jīng)得到各國政府的高度重視。隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的快速發(fā)展和國家對可再生能源發(fā)電的重視，我國風(fēng)力發(fā)電技術(shù)已經(jīng)進入一個快速發(fā)展的階段，而風(fēng)力發(fā)電中必須使用無功補償裝置，所以無功補償中的控制算法直接影響到風(fēng)力發(fā)電的效率。國家電網(wǎng)公司風(fēng)電場接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定中對無功功率的要求如下：風(fēng)電場無功功率的調(diào)節(jié)范圍和響應(yīng)速度，應(yīng)滿足風(fēng)電場并網(wǎng)點電壓調(diào)節(jié)的要求。原則上風(fēng)電場升壓變電站高壓側(cè)功率因數(shù)按1.0配置，運行過程中可按-0.98+0.98控制。國家電網(wǎng)

3、公司風(fēng)電場接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定中對風(fēng)電場運行電壓的要求如下：風(fēng)電場無功功率應(yīng)當能夠在其容量范圍內(nèi)進行自動調(diào)節(jié)，使風(fēng)電場變電站高壓側(cè)母線電壓正、負偏差的絕對值之和不超過額定電壓的10%，一般應(yīng)控制在額定電壓的-3%7%。風(fēng)力發(fā)電機組多數(shù)是異步發(fā)電機組，輸出有功的同時還要從系統(tǒng)吸收一定的無功，易引起并網(wǎng)點的電壓波動，所以電壓穩(wěn)定問題是異步機風(fēng)電場并網(wǎng)運行中普遍存在的問題。目前解決電網(wǎng)電壓穩(wěn)定問題的方法主要有：無功補償和無功的合理分布、帶負荷調(diào)壓變壓器調(diào)壓、無功補償和調(diào)壓變壓器綜合調(diào)壓、適當增大導(dǎo)線線徑和裝設(shè)并聯(lián)電抗器等。對風(fēng)電并網(wǎng)所引起的電壓穩(wěn)定問題，STATCOM動態(tài)無功補償裝置發(fā)揮了很大的作用。此

4、種補償方式響應(yīng)速度快，補償精確，可以實現(xiàn)實時響應(yīng)；輸出電流諧波含量小，不需外加濾波器，避免系統(tǒng)諧振；且STATCOM無功電流與節(jié)點電壓大小無關(guān)，低壓特性好，是目前唯一具有低電壓穿越能力的補償方式。2.傳統(tǒng)無功提取及控制方式圖1 p-q運算方式的原理圖傳統(tǒng)無功提取的控制方式如圖1所示。系統(tǒng)電壓ea，eb，ec和系統(tǒng)電流ia，ib，ic經(jīng)過3-2變換得到e，e和i，i，再經(jīng)pq轉(zhuǎn)換然后反變換后得到iaf，ibf，icf，此變量與系統(tǒng)電流ia，ib，ic相減后得到系統(tǒng)的無功電流iah，ibh，ich，送入下一級控制。3改進的無功提取及控制方式圖2無功控制模式圖3.電壓控制模式圖4 四種控制模式轉(zhuǎn)換方

5、法四種控制方式包括：無功電流控制，無功功率控制，功率因數(shù)控制和母線電壓穩(wěn)定控制，其中，無功電流控制，無功功率控制和功率因數(shù)控制統(tǒng)稱為無功控制，它們之間的邏輯關(guān)系如下：1.無功電流控制，無功功率控制和功率因數(shù)控制任一種投入運用的時候都使得無功控制為1；2.無功控制為1，電壓控制為1 的時候，當母線電壓超出上下限允許值時，啟用電壓控制模式，否則啟用無功控制模式；3.無功控制為1，電壓控制為0時，啟用無功控制模式；4.無功控制為0，電壓控制為1時，啟用電壓控制模式；5無功控制為0，電壓控制為0時，不啟用任何一種控制模式。4.總結(jié)本文通過對無功控制算法的改進，達到滿足35KV側(cè)的無功功率和110KV側(cè)

6、母線電壓穩(wěn)定的目的，在算法上優(yōu)于傳統(tǒng)的瞬時無功功率算法，對實際風(fēng)電場的無功補償結(jié)果表明：1. 可以在母線電壓滿足要求的情況下連續(xù)了解無功功率，使功率因數(shù)滿足要求，而且相對于SVC來說，動作次數(shù)減少，響應(yīng)時間小于5ms，保證風(fēng)電場的正常運行；2. 在計算的同時，考慮風(fēng)電場風(fēng)機風(fēng)俗以及電壓波動的影響，計算方法簡單，易于實現(xiàn)；3. 無功補償裝置容量足夠的情況下，保證風(fēng)電場在任何運行方式時，具有在風(fēng)電場升壓變高壓側(cè)（并網(wǎng)點）保證整個風(fēng)電場的無功功率在功率因數(shù)-0.98- +0.98所限定的無功功率范圍內(nèi)快速連續(xù)可調(diào)的能力，對風(fēng)電場接入點電網(wǎng)電壓有一定的調(diào)節(jié)作用。參考文獻1. 風(fēng)電場無功補償問題的研究。2009年8月16日，第37卷第16期，電力系統(tǒng)保護與控制，朱雪凌，張洋，高昆，李強，杜習(xí)周，劉同和2. 國家電網(wǎng)公司風(fēng)電場接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定3. 基于