式中:

UT—并網(wǎng)點(diǎn)電壓標(biāo)么值

IN—電流額定值

B．風(fēng)電場(chǎng)要求

參考標(biāo)準(zhǔn)

GB/T 19963-2011風(fēng)電場(chǎng)接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定
動(dòng)態(tài)無(wú)功支撐能力：

a) 當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓處于標(biāo)稱電壓的20％～90％區(qū)間內(nèi)時(shí)，風(fēng)電場(chǎng)應(yīng)能夠通過(guò)注入無(wú)功電；

b) 流支撐電壓恢復(fù)；自并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌落出現(xiàn)的時(shí)刻起，動(dòng)態(tài)無(wú)功電流控制的響應(yīng)時(shí)間不大于75ms，持續(xù)時(shí)間應(yīng)不少于550ms。

c) 風(fēng)電場(chǎng)注入電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)無(wú)功電流IT≥1.5×（0.9-UT）IN，（0.2≤UT≤0.9）

低電壓穿越檢測(cè)

我司采用直接電壓前饋控制策略，實(shí)時(shí)檢測(cè)電網(wǎng)變化，并迅速跟蹤，保證高低電壓故障時(shí)的快速響應(yīng)，抑制SVG過(guò)流；采用零序電壓注入方式，實(shí)現(xiàn)電流在三相間的再分配，解決在電壓不平衡時(shí)SVG的過(guò)壓、過(guò)流問(wèn)題；針對(duì)跌落深度較大場(chǎng)合，采用角接TSVG分相控制策略，應(yīng)對(duì)不平衡度較大時(shí)帶來(lái)的SVG過(guò)壓、過(guò)流問(wèn)題。自如應(yīng)對(duì)電網(wǎng)電壓任意跌落深度，迅速提供100%無(wú)功電流支撐。

低電壓穿越時(shí)的控制策略

電網(wǎng)不平衡跌落時(shí)，電網(wǎng)的負(fù)序電壓會(huì)在SVG輸出側(cè)產(chǎn)生負(fù)序電流，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致SVG過(guò)流關(guān)機(jī)，為了維持SVG的正常工作，需要增加負(fù)序電流控制環(huán)，負(fù)序電流給定為0，使SVG發(fā)出平衡的電流。
TSVG憑借準(zhǔn)確快速的低壓穿越檢測(cè)以及穩(wěn)定的穿越控制，在電網(wǎng)發(fā)生跌落式，滿功率支撐電網(wǎng)電壓，提高電網(wǎng)可靠性。

一、 優(yōu)異的三項(xiàng)不平衡補(bǔ)償能力

電網(wǎng)公共連接點(diǎn)35kV母線的電壓不平衡度≤1.3%，滿足中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T 15543 2008 電能質(zhì)量 三相電壓允許不平衡度》的要求。

針對(duì)由三相負(fù)載不平衡引起的公共連接點(diǎn)三相電壓不平衡情況，特變電工TSVG采用正負(fù)序雙環(huán)電壓補(bǔ)償策略，正序控制環(huán)節(jié)控制公共連接點(diǎn)電壓和直流側(cè)電壓為給定值，負(fù)序電壓控制環(huán)節(jié)改善公共連接點(diǎn)電壓不平衡度，改善公共連接點(diǎn)電能質(zhì)量。

電網(wǎng)電壓負(fù)序分量檢測(cè)是不平衡控制策略的重要環(huán)節(jié)，TSVG采用二次諧波濾除法來(lái)檢測(cè)電網(wǎng)電壓中的負(fù)序分量，實(shí)現(xiàn)了正、負(fù)分量的獨(dú)立控制。

針對(duì)電網(wǎng)電壓不平衡，TSVG采用DDSRF-SPLL鎖相算法。可準(zhǔn)確檢測(cè)正序電壓相位以及電網(wǎng)中正、負(fù)序分量的幅值。

特變電工TSVG補(bǔ)償電網(wǎng)不平衡的方式如下：

? 針對(duì)由三相負(fù)載不平衡引起的公共連接點(diǎn)三相電壓不平衡情況，TSVG采用正負(fù)序雙環(huán)電壓補(bǔ)償策略，正序控制環(huán)節(jié)控制公共連接點(diǎn)電壓和直流側(cè)電壓為給定值，負(fù)序電壓控制環(huán)節(jié)改善公共連接點(diǎn)電壓不平衡度，改善公共連接點(diǎn)電能質(zhì)量；

電網(wǎng)電壓負(fù)序分量檢測(cè)是不平衡控制策略的重要環(huán)節(jié)，TSVG采用二次諧

二、 精確的諧波補(bǔ)償及諧振抑制能力

諧波補(bǔ)償：TSVG不僅能根據(jù)需要提供基波無(wú)功電流，實(shí)現(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償，改善電網(wǎng)功率因數(shù)。還可以主動(dòng)消除電力諧波，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電力諧波的動(dòng)態(tài)快速?gòu)氐字卫怼Ｎ宜静捎萌珨?shù)字化控制，實(shí)時(shí)精確補(bǔ)償系統(tǒng)中的諧波和無(wú)功電流；可實(shí)現(xiàn)同時(shí)補(bǔ)償諧波與無(wú)功；可同時(shí)濾除2~25次諧波，也可濾除指定次諧波；動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間小于30ms;


如下圖所示，SVG設(shè)備通過(guò)外部電流互感器，實(shí)時(shí)檢測(cè)負(fù)載或電網(wǎng)電流，通過(guò)內(nèi)部FPGA計(jì)算，提取出負(fù)載電流的諧波成分，經(jīng)過(guò)諧波補(bǔ)償算法控制和PWM調(diào)制，產(chǎn)生一個(gè)和負(fù)載諧波電流大小相等，方向相反的諧波電流注入到電網(wǎng)中，達(dá)到濾波目的。除濾除諧波外，有源濾波器可以對(duì)負(fù)載的無(wú)功進(jìn)行補(bǔ)償，最終使電網(wǎng)測(cè)諧波及功率因數(shù)滿足要求。

特變電工無(wú)功補(bǔ)償裝置，通過(guò)外部CT測(cè)量負(fù)載電流或電網(wǎng)電流送到信號(hào)板進(jìn)行處理，采用高性能FPGA的諧波檢測(cè)算法，快速、準(zhǔn)確完成負(fù)荷諧波電流的計(jì)算。通過(guò)對(duì)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的基波電流和諧波電流獨(dú)立控制，形成諧波電流補(bǔ)償?shù)拈]環(huán)控制回路，并產(chǎn)生PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)到功率器件實(shí)現(xiàn)調(diào)制，可對(duì)指定次諧波進(jìn)行有針對(duì)性的補(bǔ)償，將所需的補(bǔ)償電流輸出到電網(wǎng)，完成諧波濾除的功能，實(shí)現(xiàn)了25次及以下諧波補(bǔ)償能力。

通過(guò)投運(yùn)特變電工靜止無(wú)功發(fā)生器，利用其諧波補(bǔ)償技術(shù)，有效改善了大型荒漠光伏電站的電能質(zhì)量，提高了光伏電站和輸電網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)穩(wěn)定性.

諧振抑制：光伏電站背景諧波電壓與輸電線路參數(shù)匹配時(shí)會(huì)產(chǎn)生串聯(lián)諧振造成嚴(yán)重的諧波電壓放大；當(dāng)光伏電站諧波電流與電網(wǎng)輸電線路參數(shù)匹配時(shí)，會(huì)產(chǎn)生并聯(lián)諧振，造成諧波電流放大。

光伏電站配網(wǎng)基波域數(shù)學(xué)模型為對(duì)稱二端口網(wǎng)絡(luò)，該模型為諧振模型的研究基礎(chǔ)。


200-300km的輸電線路易于對(duì)3次諧波電壓產(chǎn)生諧振，諧振點(diǎn)處約有5倍的放大。100-200km輸電線易于對(duì)5、7次產(chǎn)生諧振，在諧振點(diǎn)處有接近10倍的放大，對(duì)其它次數(shù)的諧波電壓無(wú)放大。100km內(nèi)的輸電線路對(duì)11、13以及更高次的諧波電壓可能產(chǎn)生諧振，放大系數(shù)可能超過(guò)20。由于背景諧波電壓多為3、5、7次等低次，需要關(guān)注100km以上輸電線路的影響，諧振將導(dǎo)致輸電線路諧波電壓過(guò)高，甚至影響光伏電站的運(yùn)行。

由于光伏電站輸出諧波電流的特殊性，5、7、19、23等次諧波電流均為光伏電站輸出電流中含量較多的次數(shù)，需要關(guān)注100km以內(nèi)輸電線路的影響。

SVG作為一個(gè)并聯(lián)的無(wú)功補(bǔ)償以及諧波補(bǔ)償裝置，檢測(cè)負(fù)載端電流作為參考指令，可以有效的補(bǔ)償非線性負(fù)載諧波的電流，由于諧振的影響，PCC點(diǎn)上就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)很大的諧振次頻率的電壓，從而使得線路電流更加惡化。由于諧振產(chǎn)生的那部分電流是這種檢測(cè)方式下無(wú)法消除的，因此在有諧振的時(shí)候，經(jīng)過(guò)SVG補(bǔ)償后，PCC 點(diǎn)電壓和線路電流在諧振頻率處不能滿足電能質(zhì)量IEEE-519 標(biāo)準(zhǔn)。

為了減小諧振帶來(lái)的影響，需要阻尼諧振，可以直接并聯(lián)上一個(gè)線性負(fù)載（電阻），那么諧振時(shí)的等效電阻就可以根據(jù)并聯(lián)的電阻大小來(lái)控制，這種方法可以有效的減小了PCC點(diǎn)上諧振頻率次的電壓，但是這個(gè)電阻會(huì)消耗大量有功功率，在實(shí)際應(yīng)用中不可取。

TSVG采用的控制策略同時(shí)檢測(cè)負(fù)載電流和公共接入點(diǎn)(PCC)電壓中的諧波分量，用電網(wǎng)測(cè)的諧波電壓來(lái)控制指令電流。那么，就相當(dāng)于在電網(wǎng)側(cè)并聯(lián)了一個(gè)可調(diào)電阻。此電阻對(duì)基波電流表現(xiàn)為阻抗無(wú)窮大，對(duì)檢測(cè)的諧波電流表現(xiàn)為一定的電阻，改變電壓檢測(cè)通道的檢測(cè)系數(shù)就相當(dāng)于改變電阻的阻值。其等效電路如下圖所示。

TSVG的諧振抑制功能，有效改善了大型荒漠光伏電站的電能質(zhì)量，提高了光伏電站和輸電網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)穩(wěn)定性。

三、 強(qiáng)大的頻率超限運(yùn)行能力

微網(wǎng)系統(tǒng)或弱電網(wǎng)系統(tǒng)在一般情況下頻率波動(dòng)范圍±2.5Hz，最大頻率波動(dòng)范圍達(dá)到±5Hz，常規(guī)SVG無(wú)法正常投運(yùn)，TSVG基于改進(jìn)的鎖相技術(shù)，支持最大頻率波動(dòng)范圍±10Hz，可以完全滿足微電網(wǎng)及弱電網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用。

鎖相環(huán)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)反饋控制系統(tǒng)，與普通的反饋控制系統(tǒng)不同之處在于其輸入信號(hào)為相位信號(hào)。

如下圖所示，當(dāng)電網(wǎng)電壓幅值，即電壓合成矢量 的幅值不變時(shí)， 的q軸分量ugq反映了d軸與電網(wǎng)電壓 的相位關(guān)系。ugq>0時(shí)，d軸滯后 ，應(yīng)增大同步信號(hào)頻率；ugq <0時(shí)，d軸超前 ，應(yīng)減小同步信號(hào)頻率；ugq=0時(shí)，d軸與 同相。因此，可通過(guò)控制使ugq= 0來(lái)實(shí)現(xiàn)兩者之間的同相。

下圖為三相軟件鎖相環(huán)的基本結(jié)構(gòu)框圖，圖中虛線框內(nèi)的坐標(biāo)變換為鑒相器，Cpll為環(huán)路濾波器，積分環(huán)節(jié)1/s為壓控振蕩器，ωgrid為壓控振蕩器的固有頻率，其值為100π(電網(wǎng)額定頻率)。

設(shè)平衡三相電壓為： 經(jīng)過(guò)坐標(biāo)變換后,可得：


當(dāng)d 軸與 完全同相時(shí)，ugq=0。由上公式可得三相SPLL的數(shù)學(xué)模型，如下圖a)所示。

當(dāng) 很小時(shí)(一般認(rèn)為小于π/6),有：

令 ，并將Ugm合并到Cpll中，可得三相SPLL的線性化數(shù)學(xué)模型，如圖b)所示。

電網(wǎng)電壓不平衡會(huì)使ugq含有2倍頻(100Hz)分量，直流分量會(huì)使ugq含有基波(50Hz)分量。實(shí)際應(yīng)用中，一般保證與電網(wǎng)電壓的基波正序分量同相。因此，設(shè)計(jì)鎖相環(huán)控制器時(shí)必須在跟蹤速度和抗干擾能力兩方面權(quán)衡考慮，在滿足跟蹤速度的要求下，盡量減小鎖相環(huán)帶寬，以減小上述不利因素對(duì)系統(tǒng)的影響。

TSVG基于改進(jìn)的鎖相控制策略，可以做到頻率變化時(shí)的相位快速鎖定。支持最大頻率波動(dòng)范圍±10Hz，完全滿足微電網(wǎng)及弱電網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用。

四、 可靠的故障穿越功能（FRT）

電站發(fā)生高低壓故障時(shí)，特別是不對(duì)稱故障時(shí)，往往造成SVG過(guò)壓、過(guò)流，不能實(shí)現(xiàn)故障穿越，TSVG通過(guò)以下方式有效提高電站對(duì)稱及不對(duì)稱故障情況下高低電壓穿越的能力。

1. 光伏及風(fēng)電場(chǎng)對(duì)低壓穿越功能的要求

A．光伏電站要求:

參考標(biāo)準(zhǔn)

GB/T 19964-2012 光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定

GB/T 29321-2012 光伏發(fā)電站無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)規(guī)范

基本要求

a) 光伏發(fā)電站并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌至0時(shí)，光伏發(fā)電站應(yīng)能不脫網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行0.15 s;

b) 光伏發(fā)電站并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌至曲線1以下時(shí)，光伏發(fā)電站可以從電網(wǎng)切出
故障類型及考核電壓

故障類型	考核電壓
三相短路故障	并網(wǎng)點(diǎn)電壓
兩相短路故障	并網(wǎng)點(diǎn)電壓
單相接地短路故障	并網(wǎng)點(diǎn)電壓

動(dòng)態(tài)無(wú)功支撐能力

a)自并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌落的時(shí)刻起，動(dòng)態(tài)無(wú)功電流的響應(yīng)時(shí)間不大于30 ms

b)自動(dòng)態(tài)無(wú)功電流響應(yīng)起直到電壓恢復(fù)至0.9 pu期間，光伏發(fā)電站注人電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)無(wú)功電流IT應(yīng)實(shí)時(shí)跟蹤并網(wǎng)點(diǎn)電壓變化，并應(yīng)滿足

? 波濾除法來(lái)檢測(cè)電網(wǎng)電壓中的負(fù)序分量，實(shí)現(xiàn)了正、負(fù)分量的獨(dú)立控制；

? 針對(duì)電網(wǎng)電壓不平衡，TSVG采用DDSRF-SPLL鎖相算法。可準(zhǔn)確檢測(cè)正序電壓相位以及電網(wǎng)中正、負(fù)序分量的幅值；

? 電網(wǎng)電壓相位突變以及電網(wǎng)電壓頻率突變時(shí)，鎖相環(huán)節(jié)準(zhǔn)確度絲毫不受影響，表現(xiàn)出良好的相位、頻率適應(yīng)性。并且當(dāng)電網(wǎng)電壓含有一定諧波時(shí)，鎖相環(huán)節(jié)能對(duì)諧波起到很好的抑制作用。

綜上，傳承特變電工70年電力行業(yè)研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，特變電工無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備TSVG以其精確的諧波補(bǔ)償及寫真抑制能力、強(qiáng)大頻率超限運(yùn)行能力、可靠的故障穿越能力以及優(yōu)異的三項(xiàng)不平衡補(bǔ)償能力使其成為行業(yè)內(nèi)最先進(jìn)的SVG。