风电场经模块化多电平柔性直流并网控制策略研究.pdf

第卷第期
3715Vol.37No.15
年月日
2013810Aug.10,2013

DOI:10.7500/AEPS201301230

DFIG风电场经模块化多电平柔性直流并网控制策略研究

,,
李文津12,汤广福12,贺之渊2
华中科技大学电气与电子工程学院湖北省武汉市国网智能电网研究院北京市
(1.,430074;2.,102200)

摘要:比较了风电场常见的种并网方式,分别讨论了适用于风电接入的模块化多电平柔性直流
3
输电系统启动控制策略及双馈感应发电机()自身的启动控制,设计了稳态运行时的模块化多
DFIG
电平柔性直流控制器,以可靠接纳风电并网。基于/仿真平台分析了所提出的控
PSCADEMTDC
制理论,验证了在稳定运行及风速改变等不同工况下,模块化多电平柔性直流输电系统均可实现风
电场启动及可靠高效并网。
关键词:柔性直流输电;并网方式;风电接入;双馈感应发电机;模块化多电平换流器;启动控制

0引言比分析了其技术优劣性针对风电场柔性直
。DFIG
流并网方式首先讨论风电场侧模块化多电平换流
在众多可再生能源中风能以其取之不尽且清,
,器和系统侧模块化多电平换流器
洁无污染的优势为世界各国所青睐过去年中(WFMMC)
。20,的启动控制并以其为供电电源设计了
风力发电在技术水平性能价格以及装机容量等方(GSMMC),,
、基于转子电流闭环控制的启动控制策略然
面都取得了长足进步已成为世界上可再生能源中DFIG。
,后分别讨论的无源电压跟随控制及
除水电外技术最成熟最具开发规模和商业化发展,WFMMC
、的直接电流控制策略以可靠接纳风电场
前景的发电技术[1]由于风能具有很强的间歇性和GSMMC,
。并网最后在仿真平台上验证
随机性风电场并网较传统水电火电厂并网而言有。,PSCAD/EMTDC
,/了本文所提出的各种控制策略的正确性
明显不同其对系统电能质量系统电压频率稳定性。
,、
的影响及风电并网时冲击电流的抑制是目前国内风电场并网技术比较
,1
外学者的研究热点
。常见的风电场并网方式有种交流并网和直
针对风电场柔性直流接入技术文献比较了2:
,[1]流并网交流并网是最直接的风电场接入方式并
不同容量下交流接入和柔性直流接入的技术经济。,
已得到了广泛应用直流并网根据开关器件和换流
性但对控制器设计的研究不够深入文献详。
,。[2-3]器工作时换相电压的来源不同可分为基于晶闸管
细讨论了柔性直流换流器控制设计但风力发电机,
,的线路相控换流器高压直流输电技
类型为常规感应电机并不是目前风电场的主流机(LCC-HVDC)
,术和基于电压源换流器的高压直流
型文献基于无差拍解耦设计了柔性直流控制(VSC-HVDC)
。[4]输电技术种交流并网是目前绝大多数风电场并
器但其通过换流器控制风电场输出有功功率的思2。
,网的首选方案[9]并已得到广泛应用但风电场通过
路在风电场与换流站缺少通信的前提下较难实现,,
。交流并网也存在易受电网电压波动影响传输线路
文献均同时研究了双馈感应发电机和、
[5-6](DFIG)容性无功功率补偿等问题另外由于换流器工作
柔性直流输电系统的矢量控制器设计换流器拓扑。,
,原理不同采用常规直流并网和柔性直流并网时风
为常规两电平结构难以在大容量风电并网场合应,,
,电场运行可靠性亦有所不同具体讨论如下
用文献分别讨论了两电平电压源换流器。。
。[7-8]母线电压波动交流并网时系统电压波动
和模块化多电平的启动控制策略但其1)。,
(VSC)VSC,将直接影响风电场并网母线电压进而影响风电场
两端有源的讨论前提并不适应于风电并网场合下模,
稳定运行采用常规直流或柔性直流并网时由于
块化多电平柔性直流的启动控制。,
。直流线路的隔离作用交流电压暂态波动及小值故
针对风电场常见的种并网方式本文详细对,
3,障不会对并网母线产生影响从而提高了风电场的
,
运行可靠性
。
收稿日期:;修回日期:。临界传输距离对于海上风电场而言一般
2013-01-292013-06-042)。,
国家自然科学基金资助项目()。只能采用交流海缆外送功率当输送距离超过一定
51261130471。

—1—
2013,37(15)

数值后会产生大量容性无功电流并显著降低线路图所示拓扑采用级联单相半桥变换器替代两
,1
输送功率能力需要进行很大的无功功率补偿直电平拓扑中的串联[11]任意时刻维持上下桥
,。IGBT,
流电缆不存在无功补偿问题因此无需加装线路补臂处于导通状态子模块数之和不变即可保证直流
,、
偿装置当风电场采用电缆送出且距离大于临界距侧电压稳定改变上下桥臂分别处于导通状态的子
。:
离时[10]直流并网比交流并网更经济模块数即可在交流侧得到期望的正弦电压波
,。,
母线无功功率补偿考