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谐振抑制:光伏电站背景谐波电压与输电线路参数匹配时会产生串联谐振造成严重的谐波电压放大;当光伏电站谐波电流与电网输电线路参数匹配时,会产生并联谐振,造成谐波电流放大。
图5. 光伏电站与电网基波等值电路
光伏电站配网基波域数学模型为对称二端口网络,该模型为谐振模型的研究基础。
图6 (a)谐波电压串联谐振等值电路 图6 (b)谐波电流并联谐振等值电路
200-300km的输电线路易于对3次谐波电压产生谐振,谐振点处约有5倍的放大。100-200km输电线易于对5、7次产生谐振,在谐振点处有接近10倍的放大,对其它次数的谐波电压无放大。100km内的输电线路对11、13以及更高次的谐波电压可能产生谐振,放大系数可能超过20。由于背景谐波电压多为3、5、7次等低次,需要关注100km以上输电线路的影响,谐振将导致输电线路谐波电压过高,甚至影响光伏电站的运行。
由于光伏电站输出谐波电流的特殊性,5、7、19、23等次谐波电流均为光伏电站输出电流中含量较多的次数,需要关注100km以内输电线路的影响。
SVG作为一个并联的无功补偿以及谐波补偿装置,检测负载端电流作为参考指令,可以有效的补偿非线性负载谐波的电流,由于谐振的影响,PCC点上就会出现一个很大的谐振次频率的电压,从而使得线路电流更加恶化。由于谐振产生的那部分电流是这种检测方式下无法消除的,因此在有谐振的时候,经过SVG补偿后,PCC 点电压和线路电流在谐振频率处不能满足电能质量IEEE-519 标准。
为了减小谐振带来的影响,需要阻尼谐振,可以直接并联上一个线性负载(电阻),那么谐振时的等效电阻就可以根据并联的电阻大小来控制,这种方法可以有效的减小了PCC点上谐振频率次的电压,但是这个电阻会消耗大量有功功率,在实际应用中不可取。
TSVG采用的控制策略同时检测负载电流和公共接入点(PCC)电压中的谐波分量,用电网测的谐波电压来控制指令电流。那么,就相当于在电网侧并联了一个可调电阻。此电阻对基波电流表现为阻抗无穷大,对检测的谐波电流表现为一定的电阻,改变电压检测通道的检测系数就相当于改变电阻的阻值。其等效电路如下图所示。
图7. 新控制策略的单相等效图
TSVG的谐振抑制功能,有效改善了大型荒漠光伏电站的电能质量,提高了光伏电站和输电网络的系统稳定性。
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