[发明专利]一种抑制谐波振荡的电感串联式装置及其控制方法

说明书

本发明公开了一种抑制海上风电送出系统谐波振荡的电感串联式装置及其控制方法。现有的方法是采用增加并联支路，实际上降低了海上风电汇集系统的等效谐波阻抗，这会增大注入系统的整体谐波电流。本发明的电感串联式装置采用直接串入交流线路的方式，相比于传统的增加并联支路方式，不会增大注入系统的整体谐波电流；采用本发明提出的装置参数计算方法得到的电感串联式装置在不改变线路基波阻抗的前提下，可以完美实现对特定谐波阻抗的补偿，从而减小谐波电流值。

技术领域

本发明涉及抑制谐波振荡技术，具体地说是一种抑制海上风电送出系统谐波振荡的电感串联式装置及其控制方法。

背景技术

海上风力远远大于陆地，海上风电远离人群，又不占用耕地，发展空间巨大，因此越来越多的海上风电工程在建或投入运行。对于海上风电汇集接入陆上电力系统的情况，由于海缆呈现出容性阻抗特性，海缆的长度越长等效的容性阻抗就越大；汇集的海上风电支路越多，容性阻抗越大，以上因素使海上风电汇集系统呈现出负阻抗的特性，减小了系统的谐波阻抗，造成系统的谐波电流上升，超出允许的标准，对设备的安全运行、负荷的安全供电埋下隐患。

目前常用的减小谐波电流的措施有增加由电感、电容组成的无源并联支路，该支路具有较低的谐波阻抗，可以将大部分谐波电流引至该支路，从而减小海上风电支路的谐波电流；或者是增加有源并联支路，通过控制有源设备降低特定谐波阻抗，从而减小谐波电流。但是这两种方式由于是采用增加并联支路的方法，实际上降低了海上风电汇集系统的等效谐波阻抗，这会增大注入系统的整体谐波电流。

因此，需要寻找一种更为经济高效的装置或方法，在不改变工频阻抗的前提下，调节特定频段的谐波阻抗，从而起到降低谐波电流的作用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种抑制海上风电送出系统谐波振荡的电感串联式装置及其控制方法，通过往目标线路串入电感串联式装置，在不改变线路基波阻抗的前提下，可以完美实现对特定谐波阻抗的补偿，从而减小谐波电流值。

为此，本发明采用的技术方案为：一种抑制谐波振荡的电感串联式装置，其包括N个串联的功率子模块和与N个功率子模块相串联的电感；

所有功率子模块均运行于容性出力的工作模式，其等效注入阻抗为容性阻抗；令电感的感值为L，为感性阻抗；N个功率子模块的等效注入阻抗为C，则电感串联式装置的等效注入阻抗，j是复数单位，ω为角速度，ω=2πnf，f=50Hz，n为谐波次数，n≥1且为整数；

所述的L为固定值，C通过功率子模块进行调节，，其中N为功率子模块的数量，u_子模块为单个功率子模块注入线路电压的大小，i_line为线路电流大小。

本发明通过往目标线路串入电感串联式装置，在不改变线路基波阻抗的前提下，实现对特定次谐波电流的降低。

进一步地，为不影响线路潮流，所述的电感串联式装置需满足工频状态下等效注入阻抗，即工频下电感串联式装置不向系统注入阻抗，此时由于L是固定值，继而计算出。

进一步地，所述的电感串联式装置还包括一分相旁路开关，所述电感和N个DPFC子模块的串联电路与该分相旁路开关并联。在电感串联式装置出现故障时，分相旁路开关用于旁路单相电感串联式装置，避免因电感串联式装置故障影响交流线路的正常运行。