STATCOM諧波環(huán)流與子模塊電壓失衡分析與平抑方法

陳繼開,董積強,李浩茹,祝世啟

(東北電力大學(xué)現(xiàn)代電力系統(tǒng)仿真控制與綠色電能新技術(shù)教育部重點實驗室,吉林 吉林 132012)

0 引 言

為了能夠順利實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo),我國正在加速推進(jìn)對可再生能源的開發(fā)利用[1-3]。由于我國風(fēng)資源的分布特點,風(fēng)電場集群并網(wǎng)發(fā)電模式最為常見,為了滿足集群風(fēng)電區(qū)域系統(tǒng)電壓無功調(diào)節(jié)需求,作為一種動態(tài)無功補償裝置,靜止同步補償器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)以其無功補償調(diào)節(jié)速度快、動態(tài)性能好等優(yōu)點在風(fēng)電場被大量使用。然而,現(xiàn)場實踐和理論研究表明,STATCOM在某些特殊工況存在諸如輸出電流諧波含量激增[4]、相內(nèi)鏈?zhǔn)阶幽K電壓失衡甚至機間設(shè)備交互運行失穩(wěn)等問題。

圍繞輸出諧波放大和機間諧波環(huán)流問題,文獻(xiàn)[5-8]對多臺換流器并聯(lián)運行進(jìn)行建模仿真,構(gòu)建傳函模型與狀態(tài)空間模型,分析多臺換流器并聯(lián)運行時的諧振機理與諧波交互機理,同時提出了抑制諧振的策略與交互運行求解方法。文獻(xiàn)[9]分析開關(guān)次諧波對級聯(lián)H橋STATCOM閥組中瞬時功率的影響,指出諧波交互引起鏈內(nèi)子模塊的功率分布不均勻,從而導(dǎo)致電容電壓發(fā)生失衡,但未推導(dǎo)多臺STATCOM并聯(lián)運行諧波環(huán)流的產(chǎn)生機理以及諧波環(huán)流對于電容電壓的負(fù)面影響。圍繞鏈?zhǔn)絊TATCOM相間及相內(nèi)子模塊電容電壓失衡問題,文獻(xiàn)[10-11]針對電網(wǎng)電壓三相不平衡導(dǎo)致三相直流測電壓出現(xiàn)振蕩失穩(wěn)現(xiàn)象,推導(dǎo)了負(fù)序電流與鏈內(nèi)電容吞吐有功功率的內(nèi)在聯(lián)系,提出了負(fù)序電流前饋補償外加閉環(huán)控制涵蓋全局、相間、相內(nèi)控制于一體的三層控制策略。……