淺談電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用-wenkub.com
2025-07-11 02:43 本頁面
【正文】 楊勇.參考文獻(xiàn)[1] 孟祥忠、王博.《電力系統(tǒng)自動化》.北京大學(xué)出版社[2](3)通過各種仿真波形的比較，進(jìn)一步說明了風(fēng)電機組在運行中的特性，檢驗了數(shù)學(xué)模型的有效性。隨著風(fēng)電場規(guī)模的不斷擴大，風(fēng)電場并網(wǎng)對電力系統(tǒng)產(chǎn)生了越來越多的負(fù)面影響。電力系統(tǒng)在通向現(xiàn)代化的進(jìn)程中,是離不開電力電子技術(shù)的。（1） 三相短路對電網(wǎng)的影響仿真圖(有載調(diào)壓模式)在靜止無功補償模式下，在故障時刻節(jié)點電壓同樣大幅度下降至0，保護(hù)動作。（1）所示。（1） 三相短路對風(fēng)電場的影響仿真圖(有載調(diào)壓模式)在靜止無功補償模式下風(fēng)電場并網(wǎng)點電壓、電流、（2）所示。（2）單相接地對電網(wǎng)的影響仿真圖（靜止無功補償模式） 三相接地故障對風(fēng)電場的影響 （1）（2）所示為節(jié)點3之間的輸電線路發(fā)生三相短路故障時，風(fēng)電場出口的電壓、電流和有功功率及無功功率的變化曲線。（1）所示為有載調(diào)壓模式下，節(jié)點3間出現(xiàn)單相接地故障對電網(wǎng)節(jié)點節(jié)點4的電壓及有功功率和無功功率的變化影響，節(jié)點2的電壓波動很大，但故障一經(jīng)切除，系統(tǒng)又恢復(fù)了正常運行狀態(tài)，由此可見，這樣的故障對系統(tǒng)的正常運行影響不大。由圖可知，在故障切除后風(fēng)電機組并網(wǎng)點電壓經(jīng)過一個短暫的震蕩過程后能夠恢復(fù)至額定值，風(fēng)電機組發(fā)出的功率也能恢復(fù)至正常值。（2） 風(fēng)速變化對電網(wǎng)運行的影響仿真圖（靜止無功補償模式） 單相接地故障對風(fēng)電場的影響（1）（2）所示的是10kV系統(tǒng)節(jié)點3之間的輸電線路發(fā)生單相接地故障時風(fēng)電場出口的電壓、電流、有功功率和無功功率的變化曲線。（1）風(fēng)速變化對電網(wǎng)的影響仿真圖（有載調(diào)壓模式）（2）為靜止無功補償模式下，風(fēng)速變化對節(jié)點節(jié)點2電壓及節(jié)點2的有功功率和無功功率的影響。、節(jié)點2電壓及節(jié)點2的有功功率和無功功率的影響?？梢钥闯觯驗椴捎昧擞休d調(diào)壓控制，風(fēng)電場的電壓基本維持不變，說明系統(tǒng)是穩(wěn)定的。10kV系統(tǒng)節(jié)點3之間的輸電線路發(fā)生三相短路故障時風(fēng)電場和電網(wǎng)運行情況。選取幾種典型的、對系統(tǒng)影響較嚴(yán)重的運行方式作仿真。關(guān)于變頻器及其控制系統(tǒng)的模型在此不做詳細(xì)介紹。圖 ，其中基本風(fēng)速為8m/s，漸變風(fēng)最大值14m/s，漸變風(fēng)起始時間是第5s，漸變風(fēng)終止時間是第11s。圖 描述了模擬的陣風(fēng)風(fēng)速時間序列，其中基本風(fēng)速為 8m/s， 陣風(fēng)最大值為14m/s，陣風(fēng)啟動時間是在第 3s 時，陣風(fēng)作用時間為 6s。 3 雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型本部分以變速恒頻雙饋型異步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)為對象，介紹雙饋型異步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的幾個主要環(huán)節(jié)，并對其動態(tài)數(shù)學(xué)模型做詳細(xì)闡述。在忽略定轉(zhuǎn)子回路損耗及鐵耗的情況下，可以得出定轉(zhuǎn)子回路功率關(guān)系的表達(dá)式為：= （）當(dāng)0s 1，雙饋電機處于次同步運行狀態(tài)，當(dāng)s0時，雙饋機處于超同步運行狀態(tài)。雙饋發(fā)電機的運行工況主要分為四種：次同步電動，次同步發(fā)電，超同步電動，超同步發(fā)電。但由于風(fēng)輪機的轉(zhuǎn)動慣量較大，因此，變槳距裝置動作具有一定的時延。其中交直交變流器由兩組電壓源 PWM 變換器組成，可實現(xiàn)四象限運行。與繞線式感應(yīng)電機的不同之處在于轉(zhuǎn)子繞組增加了電刷和滑環(huán)。按照通常轉(zhuǎn)差率的定義： ()轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)差角轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)差率s成正比。雙饋風(fēng)力發(fā)電機運行時，變速運行的范圍比較寬，定子輸出電壓和頻率可以維持不變，既可調(diào)節(jié)電網(wǎng)的功率因數(shù)，又可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 雙饋風(fēng)力發(fā)電機組變速恒頻運行的基本原理雙饋電機的結(jié)構(gòu)類似于繞線式感應(yīng)電機，定子繞組也由具有固定頻率的對稱三相電源激勵，所不同的是轉(zhuǎn)子繞組具有可調(diào)節(jié)頻率的三相電源激勵，一般采用交交變頻器或交直交變頻器供以低頻電流。該類風(fēng)力發(fā)電通過在異步電機的轉(zhuǎn)子側(cè)施加三相低頻電流來實現(xiàn)交流勵磁，并且控制勵磁電流的頻率、幅值、相位，從而實現(xiàn)輸出電能的恒頻恒壓。該類風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)不必使風(fēng)力機轉(zhuǎn)速保持恒定，而是通過其他控制方式使得頻率保持恒定。2 電力電子技術(shù)在雙饋風(fēng)力發(fā)電機組中的應(yīng)用風(fēng)力發(fā)電綜合利用電力電子技術(shù)、自動控制等方面研究成果，發(fā)展成為電力系統(tǒng)中一個最新的研究領(lǐng)域。在電氣設(shè)備中，變壓器和交流異步電動機等都屬于感性負(fù)載，這些設(shè)備在運行時不僅消耗有功功率，而且還消耗無功功率。國外變負(fù)荷的風(fēng)機、水泵大多采用了交流調(diào)速，我國正在推廣應(yīng)用中。具有代表性的用戶電力技術(shù)產(chǎn)品有：動態(tài)電壓恢復(fù)器（DVR），固態(tài)斷路器（SSCB），故障電流限制器（FCL），統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器（PQC）等。電力電子技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)在配電系統(tǒng)中的應(yīng)用，即用戶電力技術(shù)。Light）采用IGBT等可關(guān)斷電力電子器件組成換流器，應(yīng)用脈寬調(diào)制技術(shù)進(jìn)行無源逆變，解決了用直流輸電向無交流電源的負(fù)荷點送電的問題。省去了換流變壓器，整個換流站可以搬遷，可以使中型的直流輸電工程在較短的輸送距離也具有競爭力。到目前，F(xiàn)ACTS控制器已有數(shù)十種，按其安裝位置可分為發(fā)電型、輸電型和供電型3大類，但共同的功能都是通過快速、精確、有效地控制電力系統(tǒng)中一個或幾個變量(如電壓、功率、阻抗、短路電流、勵磁電流等)，從而增強交流輸電或電網(wǎng)的運行性能。H iogorani提出了FACTS（Flexible柔性交流輸電技術(shù)是一項基于電力電子技術(shù)與現(xiàn)代控制技術(shù)結(jié)合，以實現(xiàn)對電力系統(tǒng)電壓、參數(shù)(如線路阻抗)、相位角、功率潮流的連續(xù)調(diào)節(jié)控制，從而大幅度提高輸電線路輸送能力和提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定水平，降低輸電損耗。電力電子器件應(yīng)用于高壓輸電系統(tǒng)被稱為“硅片引起的第二次革命”，大幅度改善了電力網(wǎng)的穩(wěn)定運行特性。我國實施的送電到鄉(xiāng)工程以10～15kW的獨立系統(tǒng)居多，而大型系統(tǒng)有在美國加州的西門子太陽能發(fā)電廠（）等。風(fēng)力
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