電纜對地電容不可忽視,易引發(fā)電纜傳輸電能的光伏電站發(fā)生諧波諧振,危及電站安全運行。針對此,以光伏電站中并網(wǎng)發(fā)電單元為研究對象,從光伏發(fā)電單元閉環(huán)控制的角度揭示與電纜相連的光伏電站的諧振機理。研究表明:考慮電纜寬頻域特性,光伏并網(wǎng)發(fā)電控制系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)存在多個幅值尖峰,使得其輸出電流、公共耦合點電壓及電流發(fā)生諧波畸變。分析了電纜長度、并網(wǎng)臺數(shù)等對諧振的影響。進一步提出基于寬頻相位補償?shù)闹C振抑制策略,削弱系統(tǒng)傳遞函數(shù)尖峰值,從而達到抑制諧振、減小諧波的目的。最后仿真結(jié)果驗證了所提策略的有效性。 

【文章來源】：電工電能新技術(shù). 2020,39(10)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

光伏電站拓撲結(jié)構(gòu)

根據(jù)圖2，可得單臺并網(wǎng)光伏發(fā)電單元復頻域數(shù)學模型如圖3所示。圖3中Gpi為電流環(huán)PI控制器傳遞函數(shù)，Gpi(s)=kp+ki/s,kp、ki分別為比例系數(shù)和積分系數(shù);i2rdq、i2dq、u2dq、vcdq分別為網(wǎng)側(cè)電流參考值、網(wǎng)側(cè)電流、網(wǎng)側(cè)電壓、解耦補償項在dq旋轉(zhuǎn)坐標系下的d、q軸分量，分別為網(wǎng)側(cè)電流參考值、網(wǎng)側(cè)電流、逆變器側(cè)電流、網(wǎng)側(cè)電壓、濾波電容電壓、濾波電容電流在αβ靜止坐標系下的α、β軸分量。Gc/s為dq旋轉(zhuǎn)坐標系到αβ靜止坐標系的閉環(huán)傳函矩陣，Gs/c為αβ靜止坐標系到dq旋轉(zhuǎn)坐標系的閉環(huán)傳函矩陣，均涉及鎖相環(huán)輸出相位，體現(xiàn)了鎖相環(huán)對系統(tǒng)控制性能的影響，具體為[14]:式中，u2d為網(wǎng)側(cè)電壓d軸分量;Gpll(s)為鎖相環(huán)PI控制器傳遞函數(shù)，Gpll(s)=kpllp+kplli/s,kpllp、kplli分別為比例系數(shù)和積分系數(shù)。令Zcf=Rf+1/(s Cf),Z1=R1+s L1,Z2=R2+s(L2+Lt)+n Zs，單臺光伏并網(wǎng)單元閉環(huán)傳函矩陣Gb(s)為:

忽略微小項，令Tx(s)=[1-Tpll(s)][1+Tpll(s)],Gs(s)=[ZcfGpi(s)]/(ZcfZ1+Z1Z2+ZcfZ2)，求解可得:圖4所示為鎖相環(huán)PI控制參數(shù)不同下的閉環(huán)傳遞函數(shù)Gαα(s)、Gαβ(s)、Gβα(s)、Gββ(s)的幅頻特性圖。其中，l=20 km,n=12，電纜型號為l J-70，光伏并網(wǎng)發(fā)電單元參數(shù)如表1所示，kpllp和kplli分別按80和20、280和70、480和120、680和170增大。從式(5)和圖4可見，鎖相環(huán)對系統(tǒng)閉環(huán)傳遞矩陣Gb(s)的影響為:(1)Gαα(s)不受鎖相環(huán)影響;(2)鎖相環(huán)僅對Gαβ(s)、Gβα(s)和Gββ(s)的低頻段特性產(chǎn)生影響，不影響其中高頻段特性;(3)中高頻段，Gαα(s)和Gββ(s)幅頻特性重合，Gαβ(s)和Gβα(s)幅頻特性重合;(4)中高頻段，Gαα(s)和Gαβ(s)幅值不同而形狀相同。這是由于一般參數(shù)下的鎖相環(huán)，僅影響逆變器低頻段阻抗[14]。對于上述系統(tǒng)，可認為Tx(f>0.5k Hz)≈1。而本文研究諧振一般發(fā)生在中高頻段，因此可略去鎖相環(huán)的影響，認為Tx(s)≈1,Gαα(s)≈Gββ(s)≈Gβα(s)/(Lω0)≈-Gαβ(s)/(Lω0)。為簡化分析，下文僅通過傳遞函數(shù)Gαα(s)分析電纜傳輸電能的光伏電站諧波諧振。


本文編號：3397947