[发明专利]九开关UPQC与分散式风电一体化系统及控制方法

说明书

本发明涉及风力发电技术领域，具体涉及九开关UPQC与分散式风电一体化系统及控制方法。九开关UPQC与分散式风电一体化系统，包括：九开关UPQC、永磁直驱风力发电机、箱变变压器；所述箱变变压器的接线方式为Dyn11；所述UPQC的电流补偿单元为有源电力滤波器(APF)，电压补偿单元为动态电压恢复器(DVR)；通过串联电压补偿单元和并联电流补偿单元改善分散式风电机组的电能质量和电压故障穿越能力。

技术领域：

本发明涉及风力发电技术领域，具体涉及九开关UPQC与分散式风电一体化系统及控制方法。

背景技术：

分散式风电具有可多点接入、就地消纳、缓解负荷中心用电紧张的优点，因地制宜的将分散式风电接入配电网，可以充分利用风力资源，有效解决弃风限电问题。然而，分散式风电高渗透率接入会给配电网的稳定运行和电能质量等方面带来影响。为此，研究分散式风电接入配电网的电能质量治理具有非常重要的意义。

分散式风电建设靠近负荷，配电网电压等级低，网架结构相对薄弱。由于风电的随机性和波动性甚至电网故障等因素，将导致配电网电压升高、跌落、不平衡、谐波等电能质量问题，高风电穿透功率的分散式风电机组在运行时故障穿越能力要求更高。直驱式永磁同步风力发电机在低风速场景中具有寿命长、可靠性高以及发电效率高的特点，因此，永磁直驱风机适用于低风速场景下的分散式风力发电。

直流母线电压的稳定控制是保证变流器正常工作和运行性能的重要环节之一。传统的比例积分控制器具有超调、响应速度慢和静态误差较大等缺点，自抗扰控制(autodisturbance rejection control，ADRC)是基于过程误差来减小总体控制误差的控制方法，具有控制精度高、抗扰能力强、响应速度快的特点。因此，直流母线电压采用自抗扰控制可有效提升变流器的工作性能。

九开关变换器是由传统背靠背式变换器发展而来，开关数目减少了25％，拓扑结构更为紧凑。九开关变换器既可以独立连接单个直流母线为两个交流负载供电，如电动汽车牵引，也可以通过直流母线将功率从一个交流系统传输到另一个交流系统，如不间断电源、分布式发电、功率调节器等。

发明内容：

为改善低风速下分散式风电接入10kV配电网的电能质量和提高系统的抗扰能力，本文提出了适用于10kV配电网的九开关UPQC提升分散式风电并网系统的运行性能。具体技术方案如下：

九开关UPQC与分散式风电一体化系统，包括：九开关UPQC、永磁直驱风力发电机、箱变变压器；

所述箱变变压器的接线方式为Dyn11；

所述UPQC的电流补偿单元为有源电力滤波器(APF)，电压补偿单元为动态电压恢复器(DVR)；通过串联电压补偿单元和并联电流补偿单元改善分散式风电机组的电能质量和电压故障穿越能力。

在上述系统上实现的九开关UPQC与分散式风电一体化系统控制方法，

九开关UPQC采用SPWM调制方式，为保证调制参考信号幅值不超过载波U_X幅值且满足上通道调制参考信号u_rA不低于下通道调制参考信号u_rU，采用的方式为在上、下调制参考信号中加入直流偏置M_APF和M_DVR，在电压跌落小于20％额定值的工况下，配置M_DVR＝0.5，M_APF＝-0.5；在电压跌落大于或等于20％额定值的工况下，M_APF＝-1，M_DVR＝0，此时电流补偿单元不投入运行；

九开关UPQC电流补偿单元APF采用直流侧电压外环LADRC控制和电流反馈PR闭环控制；电压补偿单元DVR采用外环电压、内环电流双闭环控制与前馈控制相结合,采用比例谐振(PR)控制器；