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研究背景
風(fēng)能是一種具有大規(guī)模發(fā)展?jié)摿Φ那鍧?、可再生?yōu)質(zhì)能源。隨著風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，全世界風(fēng)電總裝機(jī)容量激增，大量的風(fēng)電場(chǎng)必要接入電網(wǎng)。在風(fēng)電機(jī)組中，風(fēng)速轉(zhuǎn)變引起的功率輸出波動(dòng)導(dǎo)致電壓閃變，安置電壓源換流器(VSC)造成諧波含量雄厚等電能質(zhì)量題目越發(fā)凸起。由電纜分布電容、無(wú)功補(bǔ)償裝配、風(fēng)電機(jī)組中電力電子器件等引起的風(fēng)電場(chǎng)諧波諧振題目更引起了諸多專家和學(xué)者的廣泛關(guān)注，尤其是海上大型風(fēng)電場(chǎng)的諧波諧振題目。
海優(yōu)勢(shì)電場(chǎng)多采用電纜敷設(shè)或海底電纜傳輸，存在較大對(duì)地分布電容，而分布電容較易引起風(fēng)電場(chǎng)諧波諧振題目。同時(shí)，風(fēng)電機(jī)組工作狀況及風(fēng)電場(chǎng)參數(shù)配置都將影響體系結(jié)構(gòu)及參數(shù)，進(jìn)而影響體系的諧波諧振?；诖?，對(duì)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組建立了隨風(fēng)速轉(zhuǎn)變的動(dòng)態(tài)諧波模型。同時(shí)還建立了風(fēng)電場(chǎng)其他重要電氣元件的諧波模型，如電纜諧波模型及變壓器諧波模型。然后以海優(yōu)勢(shì)電場(chǎng)為例，行使頻率掃描法對(duì)公共耦合點(diǎn)諧振題目進(jìn)行仿真分析?？紤]到風(fēng)電場(chǎng)中各部分參數(shù)對(duì)諧振的影響程度不同，行使敏感度分析方法，計(jì)算出各參數(shù)的敏感度指標(biāo)，為制訂克制諧波諧振的響應(yīng)措施提供了依據(jù)。
重要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
本文考慮了風(fēng)速轉(zhuǎn)變引起DFIG諧波模型參數(shù)的改變，建立了適用于諧振分析的DFIG諧波模型，并以海優(yōu)勢(shì)電場(chǎng)為例，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)沿岸電纜和海底電纜進(jìn)行諧波建模，從而正確計(jì)算出公共連接點(diǎn)(PCC)處的重要諧振點(diǎn)。由此，分析了風(fēng)電機(jī)運(yùn)行狀況，風(fēng)電場(chǎng)結(jié)構(gòu)、參數(shù)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)諧振題目的影響。通過(guò)調(diào)整體系的設(shè)計(jì)方案，避免了諧振點(diǎn)與5次、7次、11次、13次等諧波分量較大的點(diǎn)重合。并基于敏感度分析的方法計(jì)算出風(fēng)電場(chǎng)中各部分參數(shù)對(duì)諧振的敏感度指標(biāo)。
解決的題目及意義
本文研究了海優(yōu)勢(shì)電場(chǎng)的諧波諧振題目，建立了隨風(fēng)速轉(zhuǎn)變的DFIG動(dòng)態(tài)諧波模型，同時(shí)對(duì)海優(yōu)勢(shì)電場(chǎng)的電纜、變壓器等進(jìn)行了諧波建模。深入探究了DFIG工作狀況、體系各參數(shù)等對(duì)風(fēng)電場(chǎng)諧振的影響。根據(jù)頻率掃描法和敏感度法的分析可以得出以下結(jié)論：
1)風(fēng)電場(chǎng)中存在大量風(fēng)電機(jī)，其數(shù)量是影響體系諧振點(diǎn)位置的緣故原由之一，它通過(guò)影響體系對(duì)地電容的轉(zhuǎn)變來(lái)影響諧振的幅值和頻率。風(fēng)電機(jī)數(shù)量的增長(zhǎng)不會(huì)導(dǎo)致緊張的諧振題目，但諧振點(diǎn)必要避開(kāi)風(fēng)電場(chǎng)的低次諧波和高次特性諧波。
2)隨著風(fēng)速的轉(zhuǎn)變，風(fēng)電機(jī)處于不同工作狀況時(shí)，低次諧振的頻率轉(zhuǎn)變幅度較大，可能會(huì)經(jīng)過(guò)低次特性諧波，而高次諧振的頻率轉(zhuǎn)變很小，幾乎不會(huì)經(jīng)過(guò)高次特性諧波。
3)當(dāng)用于無(wú)功補(bǔ)償?shù)氖占妇€側(cè)電容器組容量增大或電纜對(duì)地電容增大時(shí)，諧振頻率將減小。調(diào)整電容器組大小，可以有用地調(diào)整諧振點(diǎn)位置。
4)風(fēng)電場(chǎng)各部分的參數(shù)對(duì)風(fēng)電體系的諧振有不同的敏感度，可以用于調(diào)節(jié)諧振點(diǎn)位置，海底電纜的對(duì)地電容和收集母線側(cè)電容器組對(duì)諧振的影響最為顯明。