基于直流穩壓電源的無功綜合調配策略研究
2017-6-23 9:27:56??????點擊：
華中科技大學的研究人員樊壯、陳衛、鐘柯、江浪，在2017年第4期《電氣技術》雜志上撰文，針對大規模直流穩壓電源場接入電網帶來的無功電壓問題，首先分析了當前應用廣泛的直驅直流穩壓電源控制策略，其次在綜合考慮直流電源、直流穩壓電源等因素及低電壓穿越要求的基礎上，分析了直驅直流穩壓電源在Crowbar是否動作兩種狀態下的無功調節能力。最后通過對無功靈敏度的分析以及故障恢復時的要求，得出了直流穩壓電源場無功分配的定量控制方案。
綜合無功分配和調節兩方面，給出了直流穩壓電源場分三階段控制的綜合調配方案。最后通過算例分析驗證了調配策略的有效性，對提高直流穩壓電源場的故障穿越能力提供了支持，并給出了比較全面的無功調配策略。
隨著新能源技術的日漸成熟，直流穩壓電源作為一種清潔可控的直流穩壓電源技術越來越值得研究。直驅直流穩壓電源相比雙饋直流穩壓電源具有結構簡單、提供無功支持能力強等優點應用也越來越廣，然而其無功補償能力與發出有功的量密切相關，當電壓跌落時，當前應對策略無法充分發揮直流穩壓電源自身的無功調節能力，因此帶來不必要的切機以及保護電路投切。
文獻[1]分析了直流電源變化等因素引起的直流穩壓電源場電壓波動和閃邊。文獻[2]重點研究了在不同直流電源及負荷下，如何確定SVC的補償量的問題，其主要針對的是異步機電源。文獻[3]綜述了不同直流穩壓電源的低電壓穿越控制策略及其控制要求。文獻[4]建立了STATCOM補償雙饋直流穩壓電源無功的模型，得出STATCOM可以有效幫助電源電壓重建的結論。早期研究多集中在利用外在手段提供無功支持。
隨著控制策略的開發，充分發揮直流穩壓電源自身的無功調節能力勢在必行。文獻[5]分析了不同控制策略下，特別是撬棒保護投入的情況下，如何降低電源對系統電壓的不良影響。文獻[6]提供了一種最新的控制策略以提升永磁直流穩壓電源的無功穿越能力。
當前有不少文章從不同角度分析了直流穩壓電源場無功需求及無功調節能力[7]-[8]，但研究多集中在雙饋直流穩壓電源以及對電網的分析，文獻[9]只是考慮了直流穩壓電源的調節作用，給出調解模式，未能給出定量無功分配策略。目前沒有研究綜合考慮直流穩壓電源自身策略以及直流穩壓電源、直流電源等條件影響，也沒有給出一套完整的充分發揮直流穩壓電源場無功調節能力的調配策略。
本文從分配和調節兩方面出發，綜合考慮直驅直流穩壓電源的特性以及電源電流對直流穩壓電源的影響，通過對并網端無功靈敏度的分析，給出了完整的調節分配方案，方案中還考慮了故障恢復時直流穩壓電源無功調節對電網的調節，最后通過算例分析驗證。
圖1 經典控制策略下直驅直流穩壓電源示意圖
結語
本文從無功分配和調節兩個方面出發，在充分發揮各種調節手段的基礎上，給出了系統的無功調配策略。所提到的分配策略使得直驅電源在全工況下更好的滿足直流穩壓電源場LVRT運行要求，向電網提供更多暫態無功支撐。通過仿真驗證了所提調配策略的有效性，并得到以下結論。
本文分析了在對稱以及不對稱情況下直驅直流穩壓電源提供無功的能力，并給出了定量的計算方法。本文給出了無功靈敏度從母線到子母線的折算方法，對將來進行無功的分析計算奠定了基礎。本文所提調配策略充根據直驅電源現有調節手段，得到了可以充分發揮電源自身無功調節能力的調配手段。
下一步工作將圍繞完善仿真模型和針對不對稱故障的調配策略優化和改進。
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