风电场瞬时无功控制算法的改进

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1、风电场瞬时无功控制算法的改进谭丹，崔殿询，张佳丽（1广东明阳龙源电力电子有限公司广东中山528437）摘要：传统的无功控制算法是将系统的电压电流经过3-2变化，得到α，β分量，然后再进行低通滤波，之后再做2-3变换，这样就可以得到系统的无功电流。由于风电场要求在风机投入的过程中母线电压不发生大的波动，以及保持整个35KV侧的有较高的功率因数，所以主要是以稳定110KV母线（或220KV母线电压）和35KV侧的功率因数为主，针对特殊的要求，设计出了四种控制算法的随意切换，经运行测试，系统稳定性良好，满足要求。关键词：无功控制算法改进中图分

2、类号：TU74文献标识码：A文章编号：1．引言随着经济的快递增长和社会的全面进步，能源利用的问题越来越突出，开发和利用新能源需求迫切。风能作为一种经济节能的发电技术开始显现其重要作用，如何控制并利用好风能高效发电，已经得到各国政府的高度重视。随着风力发电技术的快速发展和国家对可再生能源发电的重视，我国风力发电技术已经进入一个快速发展的阶段，而风力发电中必须使用无功补偿装置，所以无功补偿中的控制算法直接影响到风力发电的效率。《国家电网公司风电场接入电网技术规定》中对无功功率的要求如下：风电场无功功率的调节范围和响应速度，应满足风电场并网点

3、电压调节的要求。原则上风电场升压变电站高压侧功率因数按1.0配置，运行过程中可按-0.98~+0.98控制。《国家电网公司风电场接入电网技术规定》中对风电场运行电压的要求如下：风电场无功功率应当能够在其容量范围内进行自动调节，使风电场变电站高压侧母线电压正、负偏差的绝对值之和不超过额定电压的10%，一般应控制在额定电压的-3%~7%。风力发电机组多数是异步发电机组，输出有功的同时还要从系统吸收一定的无功，易引起并网点的电压波动，所以电压稳定问题是异步机风电场并网运行中普遍存在的问题。目前解决电网电压稳定问题的方法主要有：无功补偿和无功的

4、合理分布、带负荷调压变压器调压、无功补偿和调压变压器综合调压、适当增大导线线径和装设并联电抗器等。对风电并网所引起的电压稳定问题，STATCOM动态无功补偿装置发挥了很大的作用。此种补偿方式响应速度快，补偿精确，可以实现实时响应；输出电流谐波含量小，不需外加滤波器，避免系统谐振；且STATCOM无功电流与节点电压大小无关，低压特性好，是目前唯一具有低电压穿越能力的补偿方式。2.传统无功提取及控制方式图1p-q运算方式的原理图传统无功提取的控制方式如图1所示。系统电压ea，eb，ec和系统电流ia，ib，ic经过3-2变换得到eα，eβ和

5、iα，iβ，再经pq转换然后反变换后得到iaf，ibf，icf，此变量与系统电流ia，ib，ic相减后得到系统的无功电流iah，ibh，ich，送入下一级控制。3．改进的无功提取及控制方式图2无功控制模式图3.电压控制模式图4四种控制模式转换方法四种控制方式包括：无功电流控制，无功功率控制，功率因数控制和母线电压稳定控制，其中，无功电流控制，无功功率控制和功率因数控制统称为无功控制，它们之间的逻辑关系如下：1.无功电流控制，无功功率控制和功率因数控制任一种投入运用的时候都使得无功控制为1；2.无功控制为1，电压控制为1的时候，当母线电压

6、超出上下限允许值时，启用电压控制模式，否则启用无功控制模式；3.无功控制为1，电压控制为0时，启用无功控制模式；4.无功控制为0，电压控制为1时，启用电压控制模式；5．无功控制为0，电压控制为0时，不启用任何一种控制模式。4.总结本文通过对无功控制算法的改进，达到满足35KV侧的无功功率和110KV侧母线电压稳定的目的，在算法上优于传统的瞬时无功功率算法，对实际风电场的无功补偿结果表明：1.可以在母线电压满足要求的情况下连续了解无功功率，使功率因数满足要求，而且相对于SVC来说，动作次数减少，响应时间小于5ms，保证风电场的正常运行；2

7、.在计算的同时，考虑风电场风机风俗以及电压波动的影响，计算方法简单，易于实现；3.无功补偿装置容量足够的情况下，保证风电场在任何运行方式时，具有在风电场升压变高压侧（并网点）保证整个风电场的无功功率在功率因数-0.98--+0.98所限定的无功功率范围内快速连续可调的能力，对风电场接入点电网电压有一定的调节作用。参考文献1.风电场无功补偿问题的研究。2009年8月16日，第37卷第16期，《电力系统保护与控制》，朱雪凌，张洋，高昆，李强，杜习周，刘同和2.《国家电网公司风电场接入电网技术规定》3.基于遗传算法的风电场无功补偿及控制方法的

8、研究，第25卷第8期，2005年月，《中国电机工程学报》，陈树勇，申洪，张洋，卜广全，印书华4.《谐波抑制和无功功率补偿》王兆安，杨君，刘进军，王跃，机械工业出版社