MCR型静止无功补偿装置在风电场的应用

针对并网风电场的电压无功控制调节问题,结合中广核风力发电有限公司大岗子风电场采用的磁控电抗器(MCR)型静止无功补偿(SVC)全范围动态补偿装置,对MCR+FC(固定电容器组)、TCR(晶闸管控制电抗器)+FC和SVG(静止无功发生器)升压变压器型多功率单元串联模式等3种无功自动补偿调节方式进行了对比分析,提出根据吉林电网实际情况,风电场接入系统无功自动补偿调节方式选用MCR+FC型,最后分析了控制策略和运行方式的优化。     

混合变压器式可控电抗器及其仿真

为满足谐波要求,传统的变压器式可调电抗器(ControllableShuntReactorofTransformerType, CSRT)在轻载时存在一段不可调的死区。针对这一缺点,提出了混合变压器式可控电抗器(HybridCSRT, HCSRT),它采用电压源型逆变器代替了CSRT中的反并联晶闸管来控制调节绕组的输出,通过合理设置各控制绕组的容量,N个控制绕组的HCSRT可以实现2N级分级平滑调节。在此基础上,进一步提出了同时具有容性和感性无功补偿能力的混合变压器式静止无功补偿器。理论分析和数字仿真表明     

配电变压器集成式混合补偿系统

配电变压器作为配电网高低电压等级交汇点,是电能质量控制的关键节点。针对配电网中广泛应用的Dyn连接组配电变压器,文中提出了一种配电变压器集成式混合补偿系统。有源滤波器(APF)和晶闸管可控电抗器(TCR)以及无源滤波支路通过连接抽头接入配电变压器高压侧三角形绕组。采用TCR实现对无功功率的动态补偿,无源滤波支路设计为容性,扩大TCR补偿无功功率范围的同时,滤除TCR以及负载产生的部分谐波电流,进一步减小APF的容量,APF则用来提升无功补偿动态响应速度以及补偿负载和TCR所产生的谐波电流。仿真验证了所提方案的有效性。     

混合变压器式可控电抗器及其仿真

为满足谐波要求,传统的变压器式可调电抗器(Controllable Shunt Reactor of Transformer Type,CSRT)在轻载时存在一段不可调的死区.针对这一缺点,提出了混合变压器式可控电抗器(Hybrid CSRT,HCSRT),它采用电压源型逆变器代替了CSRT中的反并联晶闸管来控制调节绕组的输出,通过合理设置各控制绕组的容量,N个控制绕组的HCSRT可以实现2N级分级平滑调节.在此基础上,进一步提出了同时具有容性和感性无功补偿能力的混合变压器式静止无功补偿器.理论分析和数字仿真表明HCSRT和混合变压器式静止无功补偿器具有响应速度快、调节范围广、谐波污染小及性价比好等优点.     

一种新颖的低谐波动态SVC研究

提出一种新颖的静止无功补偿器(SVC)拓扑:变压器采用多绕组结构实现12脉动;利用母线上的5次滤波器作为基波无功补偿,通过控制低压侧晶闸管可控电抗器(TCR)实现无功连续调节;采用模块化设计,根据不同的无功补偿任意时刻仅有一组TCR模块相控。最后通过实验表明,与传统SVC相比,该拓扑的谐波含量低,动态性能好,体积小,具有广泛的应用前景。     

变压器式可控电抗器绕组电流分析

为提高变压器式可控电抗器的工作效率,对绕组电流进行了分析。为此,基于顺次单支路工作模式下的绕组分级原则,在考虑所有绕组自、互漏抗影响的基础上,推导出了不同工作状态下的绕组电流、额定电流利用率与等效漏抗的函数关系,并给出了能使电抗器高效工作的等效漏抗设计要求。通过算例说明等效漏抗会影响控制绕组电流的分配,导致额定电流利用率低下,并由此提出电抗器设计需满足"小漏抗"原则。结果表明,当等效漏抗小于由功率递增级数、绕组额定电流利用率设计值、第1级控制绕组容量比、绕组个数及短路电抗确定的最大值时,控制绕组额定电流利用率可以满足设计要求,即变压器式可控电抗器可工作于高效状态。     

带整流桥负载的双绕组异步发电机励磁控制方法研究

针对双绕组异步发电机所带不可控整流桥直流侧电压的稳定问题，提出了一种在控制绕组侧补偿异步发电机所需无功励磁电流的新方法。该方法通过锁相环(PLL)检测出控制绕组中基波电压相位并超前90&;#176;作为实际应补偿的励磁无功电流的相位，再根据检测出的功率绕组整流桥直流侧的实际电压与参考电压作比较后，经PI调节确定静止无功发生器(SVG)发出的励磁电流的幅值大小，实现在负载变化时，对控制绕组中所需的励磁电流的大小和频率进行连续调节，达到稳定直流侧电压的目的。并用实验和仿真试验验证了该方法的有效性。     

风电基地动态无功补偿装置参数实测与分析

甘肃酒泉10 GW级风电基地动态无功补偿装置群涵盖了静止无功发生器（SVG）、晶闸管控制电抗器（TCR）、磁控电抗器（MCR）等多种补偿装置,类型全,数量多,但性能特点缺乏试验验证,不利于无功/电压管理及补偿装置效能的充分发挥。针对此现状,展开动态无功补偿装置性能集中测试。考虑电网接线结构、风电场实际运行情况等因素,参考相关国家标准选择测试项目,制定测试方法。实地测试了装设于不同风场的SVG、TCR及MCR等补偿装置的动态调节范围、有功损耗、动态响应时间和谐波电压水平。根据实测结果对3种动态无功补偿装置在风电场的应用特性进行了对比分析。     

基于变压器端口调节的可控电抗器

提出一种具有控制绕组和短路绕组2种副边绕组的新型多绕组变压器式可控电抗器。调节控制绕组与原边电流的关系,原边绕组端口可以呈现连续变化的电抗值,再结合短路绕组的分级串联短路,则可使装置的电抗值或容量在较大范围内平滑调节。该电抗器的调节容量主要通过绕组短路获得,因此作为电流控制设备的脉宽调制(pulse width modulation,PWM)逆变器容量很小。对所得出可控电抗器进行建模及控制分析,试验结果证实了该可控电抗器的可行性及优异的工作性能。     

风电场无功补偿装置技术改造

针对某风电场无功功率平衡能力差问题,提出了采用磁阀式可控电抗器型静止无功补偿成套装置(MSVC),或采用静止无功发生器成套装置(SVG)2种改造方案。分别从技术、经济角度对2种方案进行了比较,最终确定将SVG作为该风电场的技术改造方案。改造完成后的运行数据表明,SVG能够根据无功功率实时数据及时对无功补偿数值进行调整,实现了动态补偿,运行安全、经济性良好。     

变压器式可控电抗器的谐波分析和功率级数计算

阐述了变压器式可控并联电抗器CSRT(Controllable Shunt Reactor of Transformer Type)的基本工作原理，指出CSRT本质上是工作于分级短路状态的多绕组变压器，具有功率连续平滑可调、谐波电流小和响应速度快的优点。文章定义了容量递增系数，当CSRT的额定容量已知时，级间容量递增系数决定了各级容量，是分析CSRT的一个重要概念。在考虑了绕组之间耦合的情况下，应用傅立叶级数分解方法对工作绕组电流的谐波含量进行了分析，推导了谐波因数的计算公式。这些公式揭示了谐波因数与容量递增系数和晶闸管触发角之间的定量关系，由此可得到满足电网谐波要求的功率控制级数和各级容量的计算公式，为CSRT的分析、设计打下了基础。     

负载可调的变压器式电抗器控制系统的设计

负载可调的变压器式电抗器因其较好的特性而具有广泛的应用前景.但有效控制是实现其功能的基础,逆变桥直流侧的电容电压对电抗器的性能也有较大影响.提出了基波分量的提取模型,能实时地提取初级电压和电流的基波分量,进而实现电抗器电感的在线监测.在线测量的电感作为次级电流同相分量的调节依据,因此在无需测量变压器本体参数的情况下控制器能有效地控制电抗器的电感.分析了次级电流垂直分量与电抗器性能的关系,提出了直流侧电容电压的滞环控制方式.在设计的控制系统中,次级电流的同相分量和垂直分量均为基波电流分量,这样能减小电抗器初级电流的谐波分量对电抗器的性能影响.最后通过实验证明该控制器能有效、快速地控制电抗器的电感以及直流侧的电容电压.     

并联电抗器在超(特)高压电网中应用及发展

研究了超（特）高压输电线路在长线电容效应、不对称接地和突然甩负荷等各种工况下工频过电压的产生．提出了采用并联电抗器进行无功补偿限制工频电压升高的措施。分析了并联电抗器在超（特）高压输电线路单端供电与双端电源供电情况下抑制过电压的作用。分析比较了裂心式、磁饱和式及变压器式3种超（特）高压可控并联电抗器的基本工作原理、主要功能和特性．指出裂心式可控电抗器具有非线性伏安特性,兼具大幅度限制操作过电压功能：磁饱和式电抗器的伏安特性与普通电抗器相近,结构简单、控制方便,具有优良的技术经济综合指标：变压器式可控电抗器与磁饱和式可控电抗器相比。谐波电流更小、响应速度更快、功率损耗更小。同时指出了特高压并联电抗器与超高压并联电抗器相比的特殊性。     

磁饱和式和变压器式可控并联电抗器

分析对比磁饱和式(MCSR)和变压器式可控并联电抗器(TCSR)的基本工作原理、主要工作特性、国内外研究现状以及应用前景。指出MCSR和TCSR具有无功功率连续可调和制造成本低、运行费用少的显著优点,而TCSR较MCSR又有较小的谐波电流、响应时间和功率损耗。     

变压器式混合控制型可调电抗器的控制策略研究

随着我国电力系统的快速发展,可调电抗器作为可动态补偿无功和稳定电压的新型FACTS装置,得到了广泛应用。变压器式可调电抗器响应速度较快、易实现高压应用,成为研究热点。基于一种潜力较大的变压器式混合控制型可调电抗器拓扑,阐述了晶闸管投切和VSC闭环PWM调制的混合控制策略。针对存在绕组高短路阻抗设计误差和各绕组互感影响难题,目前大部分研究均从结构优化角度进行改进。从控制角度入手,将可调电抗器的整体输出无功引入到VSC的闭环控制中,提出了一种无功顶层闭环反馈控制方法,实现了可调电抗器整体输出的精确控制。此外,研究表明,相比电流内环PI控制器,采用电流滞环控制可提高可调电抗器输出的暂态性能。     

多并联支路型可控电抗器支路参数计算

支路电抗、电流和功率等参数的计算是多并联支路型可控电抗器分析设计的关键.文章详细阐述了顺次单支路工作模式,并给出了在已知最大谐波系数要求的条件下,支路个数和各支路容量的计算公式.根据顺次单支路工作模式各支路依次短路的特点,应用递推算法求解得到了支路电抗值的计算方法,由此得到了支路电压、电流和功率的计算公式,并指出为了简化设计和提高效率,应该使降压变压器的主绕组和控制绕组之间的短路阻抗尽量小.     

线路变压电抗器作为500kV及特高压线路并联电抗器的解决方案

超高压及特高压线路采用欠补偿方式来配置线路并联电抗器,结果系统在小方式下无功功率过剩,大方式下无功功率不足。文章提出采用线路变压电抗器方案解决并联电抗器的存在问题。线路变压电抗器是一个由变压器,低压电抗器及小电流电抗器组成的无功补偿系统,连接在超高压或特高压线路侧。该方案可以达到分级可控电抗器的效果,实现零补偿至过补偿的可控方式,并可以减少变电站站内低压电容器、电抗器补偿装置及主变压器低压第三绕组的数量。     

微机可控高压并联电抗器保护的研制

对于长距离特高压输电线路,为减少损耗、平衡无功、控制电压,长远看有必要采用可根据输电负荷自动调节容量的可控高压并联电抗器。介绍了高阻抗原理可控高压并联电抗器保护的研制过程、保护配置和主保护原理,及其与普通高压并联电抗器保护的区别。该保护装置已应用于忻州开关站可控高压并联电抗器科研试验示范工程。     

一种新型基于电流控制的静止无功发生器

为了研究新型的静止无功发生器,用电路理论中的替代定理,提出了一种基于电流控制的静止无功发生器(ASVG)的原理。该ASVG由一个二次侧"多绕组"变压器和IGBT逆变器构成,把变压器一次侧并联接入电网中,二次侧的每个绕组与一个IGBT逆变器连接,通过控制变压器二次侧电流和一次侧电压的相位差,使整个变压器对于电网等效成纯电抗或纯电容负载。理论分析了这种原理,并与现有ASVG比较后给出了一种具体实现方法。样机试验验证了基于电流控制的新型静止无功发生器原理的正确性及相对与传统静止无功发生器控制简单,谐波小的优点。