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电力电子技术在风力发电中的应用

  灵活交流输电系统(FACTS)在电力系统中广泛采用,但在风力发电领域还没有得到足够的重视。柔性交流输电技术是指电力电子技术与现代控制技术结合,以实现对电力系统参数(如线路阻抗)、相位角、功率潮流的连续快速调节控制,从而大幅度提高输电线路输送能力和提高电力系统稳定水平,降低输电损耗。自1986年美国专家N-G-Hingorani提出了FACTS(FlexibleACTransmissionSystem)这个完整的概念以来,FACTS的发展越来越受到全世界的重视[10]。

  四、滤波与补偿

  风资源的不确定性和风电机组

  本身的运行特征会影响电网的电能质量,而且风力发电机组处于供电网络的末端,承受冲击的能力很弱,有可能给配电网带来谐波污染、电源波动以及闪变等问题,所以无功补偿和谐波抑制对风力发电系统有重要的意义。主要是以下两种:

  1.静止无功补偿器(SVC)

  静止无功补偿器(SVC)是用以晶闸管为基本元件的固态开关替代了电气开关,实现快速、频繁地以控制电抗器和电容器的方式改变输电系统的导纳。近来,静止无功补偿器(SVC)被风力发电场并网普遍采用,迅速跟踪负荷变化,对无功进行补偿,在一定程度上稳定了由风速引起的波动电压,提高电能质量。在风电机侧安装SVC可以实现动态电压控制和增加阻尼;而在电网侧安装SVC可以提供无功支持并且减小振荡。

  2.有源电力滤波器(APF)

  APF的基本工作原理是采用可关断的电力电子器件和基于坐标变换原理的瞬时无功理论控制,检测补偿对象的电流和电压,利用电力控制器代替系统电源向负荷提供所需的畸变电流,从而保证系统最终得到期望的电源电流。和普通SVC相比,响应时间更快,对电压波动,闪变补偿率更高,控制功能更强,同时也能更有效地虑除高次谐波,补偿功率因数。

  五、控制技术

  风能是一类清洁无污染的可再生能源,是目前最具大规模开发利用前景的能源。但由于风能本身存在随机性、间歇性的特点,发电质量受风速、风向变化和外界干扰的影响很大,而且,风力发电机组通常设在风能丰富的地区,如边远地区,海岛甚至海上,要求能够无人值班运行和远程监控,这对发电机组的控制系统可靠性要求很高。所以,控制技术是风力发电的最关键技术之一。

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