一種風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性和電能質(zhì)量改善裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性和電能質(zhì)量的改善裝置，能有效恢復(fù)風(fēng)電并網(wǎng)處的故障后電壓，提高風(fēng)電場的故障穿越能力，改善風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電能質(zhì)量。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，由風(fēng)力發(fā)電和大電力系統(tǒng)組成的風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)，具有充分利用可再生能源、提高環(huán)保性和經(jīng)濟(jì)性等諸多優(yōu)點(diǎn)，在可持續(xù)發(fā)展和降低環(huán)境污染方面起到越來越重要的作用。當(dāng)大量風(fēng)電接入電網(wǎng)會對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生重要影響，如何保證并網(wǎng)系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性和電能質(zhì)量不降低是當(dāng)前所面臨的問題。傳統(tǒng)風(fēng)電場中每臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)都配有并聯(lián)電容器，為風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行提供所需無功功率，但電容器調(diào)節(jié)存在速度慢、補(bǔ)償精度低，以及欠壓條件下運(yùn)行失效等缺點(diǎn)，而STATC0M的投入可為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組提供所需的無功功率支持，從而使風(fēng)電場端電壓維持不變。但在FACTS的情況下，當(dāng)電力系統(tǒng)中沒有勵(lì)磁控制器時(shí)，即使增加STATC0M系統(tǒng)也不一定能保持穩(wěn)定。為解決這一問題經(jīng)濟(jì)可行的辦法是將STATC0M和PSS兩者配合應(yīng)用在風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)中，STATC0M并聯(lián)在風(fēng)電接入點(diǎn)，而PSS則安裝在同步發(fā)電機(jī)的AER中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的在于設(shè)計(jì)一種風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性和電能質(zhì)量改善裝置。該裝置的STATC0M連接于風(fēng)電場，可為風(fēng)電場提供必要的無功功率，使異步發(fā)電機(jī)不會失步，該裝置的PSS接于電網(wǎng)的同步發(fā)電機(jī)的AER處，可改善系統(tǒng)阻尼。這樣通過STATC0M來補(bǔ)償系統(tǒng)的無功功率需求，通過AER來提高暫態(tài)穩(wěn)定性，通過AER中配置PSS來改善系統(tǒng)的阻尼以提高系統(tǒng)的振蕩穩(wěn)定性，從而使風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和電能質(zhì)量得以改善。
[0004]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性和電能質(zhì)量的改善裝置包括STATCOM (1)、PSS (2), STATC0M (I)接于風(fēng)電場(3)和電網(wǎng)(4)連接處，PSS (2)設(shè)置在連接電網(wǎng)(4)的同步發(fā)電機(jī)的AER (5)處。
[0005]所述的STATCOM (I)由耦合變壓器和電壓源逆變器VSC組成.。VSC將儲能設(shè)備上的直流電壓變換為一組三相交流輸出電壓。輸出電壓再通過耦合變壓器阻抗與交流系統(tǒng)連接，通過適當(dāng)調(diào)節(jié)橋式整流電路交流側(cè)輸出電壓的幅值和相位，或者直接控制其交流側(cè)電流，就可以使該電路吸收或者發(fā)出滿足要求的無功電流，從而實(shí)現(xiàn)動態(tài)無功補(bǔ)償?shù)哪康摹?br>[0006]所述的STATCOM (I)并聯(lián)于風(fēng)電場(3)和電網(wǎng)(4)連接處，相當(dāng)于一個(gè)可控的無功電流源，其無功電流可以快速地跟隨負(fù)荷無功電流的變化而變化，自動補(bǔ)償電網(wǎng)系統(tǒng)所需無功功率，對電網(wǎng)無功功率實(shí)現(xiàn)動態(tài)無功補(bǔ)償。
[0007]所述的STATCOM (I)采用dqO軸坐標(biāo)下的解耦控制方案，整個(gè)控制方案包含了兩個(gè)級聯(lián)的控制回路。
[0008]所述的PSS (2)米用電機(jī)轉(zhuǎn)速偏差作為輸入,其輸出信號為電壓信號。
[0009]所述的PSS (2)加在同步發(fā)電機(jī)的AER輸入端，可提供一個(gè)正阻尼力矩分量來彌補(bǔ)AER所產(chǎn)生負(fù)阻尼，以阻尼發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子角度的搖擺。
[0010]所述的STATC0M (I)和PSS (2)兩者相互配合協(xié)同作用。通過STATC0M (I)來補(bǔ)償系統(tǒng)的無功功率需求，同步發(fā)電機(jī)的AER可提高暫態(tài)穩(wěn)定性，在AER前配置PSS可改善系統(tǒng)的阻尼以提高系統(tǒng)的振蕩穩(wěn)定性，從而使風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和電能質(zhì)量得以改善。
[0011]本實(shí)用新型的有益效果是:該裝置由于采用STATC0M和PSS控制器相結(jié)合，能有效恢復(fù)風(fēng)電并網(wǎng)處的故障后電壓，提高風(fēng)電場的故障穿越能力，改善風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電能質(zhì)量。該裝置不僅能提高風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和電能質(zhì)量，而且為我國可再生能源風(fēng)能的利用提供了有利的保障，具有良好的實(shí)際應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0012]圖1本實(shí)用新型裝置工作原理圖。
[0013]圖2 STATC0M 結(jié)構(gòu)圖。
[0014]圖3 PSS結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明專利進(jìn)一步說明。
[0016]圖1中，當(dāng)風(fēng)電場(3)接入電網(wǎng)(4)時(shí)，勢必對電網(wǎng)⑷的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生負(fù)面影響，從而使風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性和電能質(zhì)量將會降低。將STATC0M (I)接于風(fēng)電場(3)和電網(wǎng)(4)的連接處；PSS (2)設(shè)置在連接電網(wǎng)(4)的同步發(fā)電機(jī)的AER (5)處；STATC0M(I)和PSS (2)兩者相互配合協(xié)同作用。通過STATC0M (I)來補(bǔ)償系統(tǒng)的無功功率需求，同步發(fā)電機(jī)的AER (5)可提高暫態(tài)穩(wěn)定性，在AER (5)前配置PSS (2)可改善系統(tǒng)的阻尼以提高系統(tǒng)的振蕩穩(wěn)定性，從而使風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和電能質(zhì)量得以改善。
[0017]圖2中，STATC0M (I)由耦合變壓器和電壓源逆變器VSC組成.。VSC將儲能設(shè)備上的直流電壓變換為一組三相交流輸出電壓。輸出電壓再通過耦合變壓器阻抗與交流系統(tǒng)連接，通過適當(dāng)調(diào)節(jié)橋式整流電路交流側(cè)輸出電壓的幅值和相位，或者直接控制其交流側(cè)電流，就可以使該電路吸收或者發(fā)出滿足要求的無功電流，從而實(shí)現(xiàn)動態(tài)無功補(bǔ)償?shù)哪康摹?br>[0018]圖3中，PSS (2)由測量濾波電路、提供相位補(bǔ)償?shù)某?滯后網(wǎng)絡(luò)、進(jìn)行增益調(diào)整的放大電路、隔離信號穩(wěn)定值的隔直電路以及限幅電路組成，它采用電機(jī)轉(zhuǎn)速偏差作為輸入，其輸出信號為電壓信號。PSS (2)加在同步發(fā)電機(jī)的AER (5)輸入端,可提供一個(gè)正阻尼力矩分量來彌補(bǔ)AER所產(chǎn)生負(fù)阻尼，以阻尼發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子角度的搖擺。
[0019]本實(shí)用新型專利所描述的裝置由于采用STATC0M和PSS控制器相結(jié)合，能有效恢復(fù)風(fēng)電并網(wǎng)處的故障后電壓，提高風(fēng)電場的故障穿越能力，改善風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電能質(zhì)量。該綜合裝置在風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用將為我國可再生能源風(fēng)能的利用提供了有利的保障，具有良好的實(shí)際應(yīng)用前景。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性和電能質(zhì)量改善裝置，其特征在于所述裝置包括靜止同步補(bǔ)償器STATCOM (I)、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS (2)，靜止同步補(bǔ)償器STATCOM (I)接于風(fēng)電場(3)和電網(wǎng)(4)的連接處，電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS(2)設(shè)置在連接電網(wǎng)(4)的同步發(fā)電機(jī)的自動勵(lì)磁調(diào)節(jié)器AER (5)處。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性和電能質(zhì)量改善裝置，其特征在于所述的靜止同步補(bǔ)償器STATCOM(l)由耦合變壓器和電壓源逆變器VSC組成.。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性和電能質(zhì)量改善裝置，其特征在于所述的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS (2)采用電氣轉(zhuǎn)速增量作為輸入，其輸出信號為電壓信號并送入自動勵(lì)磁調(diào)節(jié)器AER (5)。
【專利摘要】一種風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性和電能質(zhì)量的改善裝置，包括靜止同步補(bǔ)償器STATCOM(1)、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS(2)，STATCOM(1)接于風(fēng)電場(3)和電網(wǎng)(4)的連接處，PSS(2)設(shè)置在連接電網(wǎng)(4)的同步發(fā)電機(jī)的自動勵(lì)磁調(diào)節(jié)器AER(5)處。其中，STATCOM(1)由耦合變壓器和電壓源逆變器VSC組成，PSS(2)由濾波電路、超前/滯后網(wǎng)絡(luò)、放大電路、隔直電路以及限幅電路組成。該裝置采用STATCOM(1)和PSS(2)控制器相結(jié)合，能有效恢復(fù)風(fēng)電并網(wǎng)處的故障后電壓，提高風(fēng)電場的故障穿越能力，提高風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和電能質(zhì)量。因此該裝置能為風(fēng)能的利用提供有利保障，具有良好的應(yīng)用前景。
【IPC分類】H02J3-18, H02J3-38
【公開號】CN204333976
【申請?zhí)枴緾N201520003845
【發(fā)明人】匡洪海, 張曙云, 曾麗瓊, 李圣清
【申請人】湖南工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年1月6日