CN102231531A - 一种风电场电网电压扰动模拟发生装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种风电场电网电压扰动模拟发生装置，该装置由完全独立且结构完全相同的A、B、C三相单个装置构成；所述每相工作时先经过变压器T1降压，然后经过至少一个AC/DC整流器整流，直流电容器C1、C2直到Cn起直流电压支撑作用，再经过至少一个DC/AC逆变器逆变，逆变输出后进行首尾串接，首尾相接为第一个DC/AC逆变器的尾端连接第二个DC/AC逆变器的首端，依次类推，串接完后剩下一个首端A和尾端Na；首端A再通过变压器T2升压到测试母线的电压等级，连接到测试母线。本发明提供的装置模拟实现风电并网电压等级下的电网电压扰动发生，实现能量的双向流动，满足风电机组在电动和发电状态的运行要求。

Description

一种风电场电网电压扰动模拟发生装置
技术领域
本发明涉及一种风电并网技术领域的装置，具体涉及一种风电场电网电压扰动模拟发生装置。
背景技术
风电作为一种波动性电源具有难以调度的特性，大规模风电并网运行对电力系统安全稳定运行产生较大的影响。当电网发生如电压波动、频率波动、电压畸变以及三相电压不平衡等扰动时，并网运行的大规模风电场必须具备良好的电网适应能力，其中包括有功功率调节、无功功率调节、频率调节和抗干扰能力等。
目前，随着大规模风电场接入电网，对于风电场低电压穿越能力的要求已经受到广泛关注。我国在低电压穿越能力方面已初步具备试验检测能力，但对于风电机组是否能够耐受电网电压的各种扰动还缺乏相应的技术手段。国内外在可控电压质量扰动发生装置方面也开展了相关研究，但还没有关于风电场电网电压模拟发生装置的研究报道。
另外，风电场的特性决定了扰动发生装置的功率必须是四象限运行方式，且在测试风电机组特性时不得影响原有的供电系统。因此，目前研究的电压扰动发生装置仅用在低于风电场电网电压等级的电力系统中，对系统并入或串入的设备如无功和谐波补偿装置以及典型负荷的检测或实验研究，不能满足风电并网技术和风电机组实验检测技术研究的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种风电场电网电压扰动模拟发生装置，该装置是基于全功率四象限变流器的，模拟实现风电并网电压等级下的电网电压扰动发生，实现能量的双向流动，满足风电机组在电动和发电状态的运行要求。
本发明采用下述方案予以实施：
一种风电场电网电压扰动模拟发生装置，其改进之处在于，所述装置串接在35KV发电母线与35KV测试母线之间，所述装置由完全独立且结构完全相同的A、B、C三相单个装置构成；所述每相包括变压器T1、AC/DC整流器、直流电容器C1-Cn、DC/AC逆变器和变压器T2；
所述每相工作时先经过变压器T1降压，然后经过至少一个AC/DC整流器整流，直流电容器C1、C2直到Cn起直流电压支撑作用，再经过至少一个DC/AC逆变器逆变，逆变输出后进行首尾串接，所述首尾相接为第一个DC/AC逆变器的尾端连接第二个DC/AC逆变器的首端，依次类推，串接完后剩下一个首端A和尾端Na；所述首端A再通过所述变压器T2升压到测试母线的电压等级，连接到测试母线。
本发明提供的一种优选的技术方案是：所述装置的电路是基于全功率四象限变流器的拓扑结构。
与现有技术相比，本发明达到的有益效果是：
1)本发明提供的电路拓扑结构简单，可实现模块化设计，提高装置的可靠性，方便装置的使用与维护；
2)本发明提供的装置功率能够实现双向流动，满足风电机组的并网需求；
3)风机侧(测试母线)与电网侧(发电母线)完全隔离，风机侧的故障不会影响到电网侧的正常运行；
4)本发明提供的装置可根据负荷容量大小，灵活配置主回路功率部分的接入；
5)本发明提供的装置功能强大，能实现频率波动、电压波动、电压畸变和三相不平衡以及多重扰动同时发生的功能。
附图说明
图1是风电场电网电压扰动模拟发生装置的拓扑结构图。
图2是电压波动范围-1％～+1％，波动频率10Hz的波形图；
图3是电压波动范围-4％～+4％，波动频率3Hz的波形图；
图4是幅值5％，25次谐波扰动波形图；
图5是幅值10％，5次谐波扰动波形图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。
本发明提供的装置是基于全功率四象限变流器的，风电场电网电压扰动发生装置拓扑结构如图1所示(A相示意图)。其工作原理如下：风电场电网电压扰动模拟发生装置串接在35KV发电母线(电网)与35KV测试母线(风机)之间，先经过变压器T1降压，然后经过多个AC/DC整流器整流，直流电容器C1、C2直到Cn起直流电压支撑作用，再经过多个DC/AC逆变器逆变，逆变输出后进行首尾串接，即第一个DC/AC逆变器的尾端连接第二个DC/AC逆变器的首端，依次类推，串接完后剩下一个首端A和尾端Na；首端A再通过变压器T2升压到测试母线的电压等级，接到测试母线。通过适当的控制，电网电压扰动模拟发生装置可以发出扰动试验所需的各种扰动波形，典型波形图如图2、3、4和5所示。
图2是电压波动范围-1％～+1％，波动频率10Hz的波形图；图中所示上面部分为35KV电网侧相电压的有效值；图中下面部分为扰动模拟发生装置电压波动试验输出电压有效值，即35KV风机侧相电压有效值，其电压波动范围为-1％～+1％，波动频率为10Hz。
图3是电压波动范围-4％～+4％，波动频率3Hz的波形图；图中所示上面部分为35KV电网侧相电压的有效值；图中下面部分为扰动模拟发生装置电压波动试验输出电压有效值，即35KV风机侧相电压有效值，其电压波动范围为-4％～+4％，波动频率为3Hz。
图4是幅值5％，25次谐波扰动波形图；图中所示为扰动模拟发生装置电压畸变试验输出A、B、C三相电压，即35KV电网经过扰动装置输出后，电压叠加了幅值为5％、频率为25倍工频的谐波电压。
图5是幅值10％，5次谐波扰动波形图；图中所示为扰动模拟发生装置电压畸变试验输出A、B、C三相电压，即35KV电网经过扰动装置输出后，电压叠加了幅值为10％、频率为5倍工频的谐波电压。
最后应该说明的是：结合上述实施例仅说明本发明的技术方案而非对其限制。所属领域的普通技术人员应当理解到：本领域技术人员可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。

Claims (2)

1.一种风电场电网电压扰动模拟发生装置，其特征在于，所述装置串接在35KV发电母线与35KV测试母线之间，所述装置由完全独立且结构完全相同的A、B、C三相单个装置构成；所述每相包括变压器T1、AC/DC整流器、直流电容器C1-Cn、DC/AC逆变器和变压器T2；
所述每相工作时先经过变压器T1降压，然后经过至少一个AC/DC整流器整流，直流电容器C1、C2直到Cn起直流电压支撑作用，再经过至少一个DC/AC逆变器逆变，逆变输出后进行首尾串接，所述首尾相接为第一个DC/AC逆变器的尾端连接第二个DC/AC逆变器的首端，依次类推，串接完后剩下一个首端A和尾端Na；所述首端A再通过所述变压器T2升压到测试母线的电压等级，连接到测试母线。
2.如权利要求1所述的风电场电网扰动模拟发生装置，其特征在于，所述装置的电路是基于全功率四象限变流器的拓扑结构。
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