一種多風(fēng)機(jī)并網(wǎng)諧振分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及諧振分析技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種多風(fēng)機(jī)并網(wǎng)諧振分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著能源危機(jī)日益嚴(yán)重，風(fēng)電、光伏等新能源得到廣泛關(guān)注和應(yīng)用，分布式電源在 提供清潔高效能源的同時(shí)，也給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定和電能質(zhì)量帶來(lái)較大影響[1]。風(fēng)電機(jī)組 等分布式發(fā)電中的電力電子等非線性設(shè)備產(chǎn)生較大的諧波電流注入電網(wǎng)，降低電網(wǎng)電能質(zhì) 量。為降低并網(wǎng)電流的諧波崎變率，現(xiàn)有分布式電源（distributed generator, DG)多采 用含有1XL濾波器的并網(wǎng)逆變器。1XL為S階系統(tǒng)，容易產(chǎn)生諧振問(wèn)題，且各逆變器之間沒(méi) 有變壓器隔離，多逆變器間會(huì)相互關(guān)聯(lián)和禪合，形成了復(fù)雜的高階網(wǎng)絡(luò)巧]，極可能導(dǎo)致多 逆變器并聯(lián)系統(tǒng)出現(xiàn)諧振問(wèn)題。若諧振頻率與電網(wǎng)背景諧波頻率相近，引起諧振過(guò)電流，不 僅危害電能質(zhì)量，還可能燒毀1XL濾波器元件，嚴(yán)重時(shí)造成風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)。因此，研究多逆 變器并網(wǎng)諧振問(wèn)題原理和抑制措施具有重要意義。實(shí)際電網(wǎng)中，風(fēng)電場(chǎng)通過(guò)電纜向電網(wǎng)供 電，而電纜具有較大的對(duì)地電容，其會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)復(fù)雜諧振；不同風(fēng)速下，風(fēng)機(jī)輸出功率 不同，其會(huì)影響系統(tǒng)阻巧，進(jìn)而影響諧振點(diǎn)阻抗值。但是現(xiàn)有的分析方法未考慮輸電電纜對(duì) 諧振變化的影響，如參考文獻(xiàn)[4]，也沒(méi)有考慮風(fēng)機(jī)輸出功率不同引起的諧振變化，如參考 文獻(xiàn)巧][4]，及未考慮負(fù)荷阻抗與風(fēng)機(jī)功率的關(guān)系，如參考文獻(xiàn)[6]，從而無(wú)法做到準(zhǔn)確分 析。
[0003] 參考文獻(xiàn)
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【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種計(jì)入電纜和風(fēng)電輸出功率的影響，所 提供的系統(tǒng)模型更符合實(shí)際情況的一種多風(fēng)機(jī)并網(wǎng)諧振分析方法。技術(shù)方案如下：
[0011] 一種多風(fēng)機(jī)并網(wǎng)諧振分析方法，包括
[0012] a)建立逆變器輸出阻抗模型和風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)的等效模型，計(jì)算單臺(tái)逆變器輸出阻抗 Z〇;
[0013] b)根據(jù)諧波狀態(tài)下電纜分布特性，建立輸電電纜等值模型，具體為計(jì)入電纜電容 的n型等值電路單元，計(jì)算電纜輸入阻抗Ztab_g;
[0014] 考慮導(dǎo)體的集膚效應(yīng)，計(jì)算輸電電纜單位等效電阻r :
[0015]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種多風(fēng)機(jī)并網(wǎng)諧振分析方法，其特征在于，包括 a) 建立逆變器輸出阻抗模型和風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)的等效模型，計(jì)算單臺(tái)逆變器輸出阻抗Zq; b) 根據(jù)諧波狀態(tài)下電纜分布特性，建立輸電電纜等值模型，具體為計(jì)入電纜電容的π 型等值電路單元，計(jì)算電纜輸入阻抗ZMb_g: 考慮導(dǎo)體的集膚效應(yīng)，計(jì)算輸電電纜單位等效電阻r :
其中，^為工頻頻率f /倩況下的等效電阻；s為復(fù)頻率，s = j2 π fh，f為基波頻率； h為諧波次數(shù)； 線路的傳播常數(shù)γ為：
具中，L為母?jìng)€(gè)π型等值電峪早兀的等效電感，g為每個(gè)π型等值電路單元的等效電 導(dǎo)，C為每個(gè)JT型等值電路單元的等效電容，z和y分別為每個(gè)π型等值電路單元的等效 阻抗和導(dǎo)納； 計(jì)算線路的波阻抗Zn:
則電纜輸入阻抗zMb_gS:
其中，V1為電纜的端電壓，I i為流過(guò)電纜的電流，Z g為電網(wǎng)側(cè)等效阻抗，Z Mb_g為計(jì)入Z g 的電纜輸入阻抗，當(dāng)Zg= O時(shí)，Z rab_g= Z ctanh(y I)，1為JT型等值電路單元的個(gè)數(shù)； c) 建立風(fēng)機(jī)功率模型，計(jì)算PCC點(diǎn)負(fù)荷等效阻抗Zy d) 建立計(jì)入電纜和風(fēng)機(jī)輸出功率的多風(fēng)機(jī)并網(wǎng)模型，計(jì)算電網(wǎng)側(cè)的輸入阻抗Zin和分 布式風(fēng)電網(wǎng)絡(luò)的等效輸出阻抗Z tjsum: 將風(fēng)機(jī)輸出功率在PCC點(diǎn)的負(fù)荷等效阻抗&和電網(wǎng)側(cè)等效阻抗Z g并聯(lián)后做為本模型 的電網(wǎng)側(cè)阻抗zg11 Zy將電纜輸入阻抗zMb_g中的z 8由z g11 替，可得到電纜端口處的電 網(wǎng)側(cè)的輸入阻抗Zin:
其中，11為并聯(lián)符號(hào)，
假設(shè)每臺(tái)逆變器輸出阻抗均為4，各逆變器間線路阻抗均為zb，則第i臺(tái)逆變器的導(dǎo)納 為：
其中，Yii為節(jié)點(diǎn)i的自導(dǎo)納；Y U為節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j的互導(dǎo)納；m為逆變器數(shù)量，即風(fēng)機(jī) 臺(tái)數(shù)； 多風(fēng)機(jī)并網(wǎng)模型網(wǎng)絡(luò)的mXm階導(dǎo)納矩陣I為：
由公式（14)可得分布式風(fēng)電網(wǎng)絡(luò)的等效輸出阻抗&_為 其中，G1表示矩陣Ytj的逆矩陣； e)計(jì)算該分布式風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)的總阻抗Zsum: Zsum - Z in+Z〇sum〇
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多風(fēng)機(jī)并網(wǎng)諧振分析方法，其特征在于，所述逆變器輸 出阻抗模型由VT1-VT6組成的六脈動(dòng)逆變器連接由LU L2、C2組成LCL濾波器以及串聯(lián)電 阻R構(gòu)成；所述單臺(tái)逆變器輸出阻抗心的計(jì)算方法包括： 根據(jù)所述逆變器輸出阻抗模型，由梅森定理可推導(dǎo)得到單臺(tái)逆變器輸出阻抗
其中，逆變器側(cè)電感L1的阻抗Zu= sL1;電網(wǎng)側(cè)電感L2的阻抗Zu= sL2;濾波器電容 C的阻抗Z。= IAsC) ;ZK為串聯(lián)電阻R的阻抗，考慮電阻的集膚效應(yīng)，則脈寬調(diào) 制逆變橋線性增益Ginv= U dc/U"，Ud。為直流輸入電壓，Uan為三角載波幅值；比例積分控制 傳遞函數(shù)Gig= Kp+KI/s，KpSPI調(diào)節(jié)器的比例控制系數(shù)，KI為PI調(diào)節(jié)器的比例積分控制 系數(shù)；比例控制傳遞函數(shù)A。= K，K為P調(diào)節(jié)器的比例控制系數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種多風(fēng)機(jī)并網(wǎng)諧振分析方法，其特征在于，所述PCC點(diǎn) 負(fù)荷等效阻抗4的計(jì)算方法包括： 當(dāng)風(fēng)機(jī)輸出功率低于PCC點(diǎn)負(fù)荷水平，由負(fù)荷吸收的有功功率1\和感性無(wú)功功率 等效計(jì)算得到；當(dāng)風(fēng)機(jī)輸出功率高于PCC點(diǎn)負(fù)荷水平時(shí)，PCC點(diǎn)消納功率為風(fēng)場(chǎng)輸出的功 率，即：
其中，Pp。。為PCC點(diǎn)消納有功功率;P PCC點(diǎn)處負(fù)荷吸收的有功功率；P _為風(fēng)場(chǎng)向 PCC點(diǎn)輸送的功率，即風(fēng)場(chǎng)輸出功率；PCC點(diǎn)消納的無(wú)功功率Qp。。與負(fù)荷吸收的無(wú)功功率 相等，由電網(wǎng)提供，即 Qpcc - Q L 用CIGRE模型計(jì)算負(fù)荷阻抗，對(duì)應(yīng)h次諧波各參數(shù)分別為：
其中，Up。。為pcc點(diǎn)電壓；Rh為等效電阻；Xsh為與等效電阻R h串聯(lián)的等效感抗；Xp為與 Rh和Xsh并聯(lián)的等效電感。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種多風(fēng)機(jī)并網(wǎng)諧振分析方法，從逆變器輸出阻抗模型出發(fā)，建立風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)的等效模型；然后根據(jù)諧波狀態(tài)下電纜分布特性建立電纜等值模型，并根據(jù)PCC點(diǎn)消納功率與風(fēng)機(jī)輸出功率的關(guān)系，建立風(fēng)機(jī)輸出功率在PCC點(diǎn)的等效阻抗，得出分布式風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)的總阻抗。本發(fā)明通過(guò)建立計(jì)入電纜和風(fēng)機(jī)輸出功率的分布式風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)模型來(lái)計(jì)算總阻抗，該系統(tǒng)模型更符合實(shí)際情況，對(duì)于準(zhǔn)確分析系統(tǒng)中存在的諧振問(wèn)題更加具有應(yīng)用價(jià)值和實(shí)際意義。
【IPC分類】H02J3-38, H02J3-24
【公開(kāi)號(hào)】CN104638678
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510114905
【發(fā)明人】王金浩, 徐龍, 王康寧, 仇汴, 宋述勇, 吳玉龍, 杜慧杰, 楊超穎, 李勝文, 李慧蓬, 肖瑩, 張敏, 韓斐
【申請(qǐng)人】國(guó)網(wǎng)山西省電力公司電力科學(xué)研究院
【公開(kāi)日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2015年3月16日