用于风电并网系统高频谐波抑制的阻抗适配器研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xh7304
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双馈风电网侧变流器多采用LC型滤波器,与感性电网阻抗交互会在高频段产生一谐振峰。电网中含有与谐振峰频率相近的背景电压谐波时,会造成变流器接入点电压谐波放大,影响风电系统的稳定运行。本文针对该背景电压谐波放大现象进行研究,提出电压谐波放大系数进行定量衡量。为抑制电压谐波放大,以放大系数为指标定量设计了所需的并联适配电阻。受到装置大容量的限制,风电变流器控制带宽较低,难以通过控制算法实现其对高频谐波的抑制。因此提出利用一个附加高频电力电子装置——阻抗适配器在高频段虚拟适配电阻,与风电网侧变流器并联以提升风电系统阻抗,从而实现对电网背景电压谐波放大现象的抑制。本文的主要研究内容体现在:1)考虑锁相环、延时、电网电压前馈对风电网侧变流器进行了序阻抗理论建模,进而建立起双馈风电并网系统的序阻抗模型,并通过仿真进行了扫频验证。2)考虑实际工程中,风电变流器控制参数涉密难以获取。本文利用某风电变流器真实控制器搭建了基于RT-LAB的控制硬件在环实时仿真平台。通过扫频方法获得了双馈风电并网系统的输出阻抗曲线。针对阻抗曲线中的高频谐振峰,利用RLC谐振电路进行等效拟合,并基于等效RLC电路,提出电压谐波放大系数定量衡量背景电压谐波放大现象。为抑制谐波放大,利用等效电路和放大系数对并联适配电阻进行了定量设计。3)为了保证阻抗适配器在高频段虚拟期望适配电阻,考虑阻抗适配器软、硬件参数之间的约束关系,以阻抗适配器控制带宽和最终对外呈现的端口特性为目标对阻抗适配器各参数进行了设计,使其最终对外呈现期望适配电阻特性。4)针对上述分析和设计,搭建Simulink仿真模型进行了验证。进一步搭建了基于风电变流器控制器和阻抗适配器控制器的控制硬件在环实时仿真平台,通过RT-LAB复现了背景电压谐波放大现象,验证了电压谐波放大系数的有效性。对阻抗适配器进行扫频,验证了装置最终呈现期望的阻抗特性。投入阻抗适配器后,背景电压谐波放大得到抑制,抑制后的电压谐波放大系数与理论分析一致。
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