[发明专利]一种适用于海上风场谐波特性动态变化的新型滤波器及设计方法

说明书

本发明提供了一种适用于海上风场谐波特性动态变化的新型滤波器及设计方法，S1、采用可变电感和可变电容作为滤波器的元件，可变电感和可变电容能够根据命令进行动态变化；S2、针对目标系统进行计算，搭建目标海上风电场的模型，基于构建的模型分析风速变化、风机台数变化以及并网系统变化时各次谐波的幅值A_m，以及确定目标系统中谐波幅值超标分量的频率；S3、针对目标系统得到的波幅值超标分量的频率进行滤波器参数设计，确定可变电感和可变电容的参数范围；S4、根据确定的滤波器组数及参数范围，可以确定滤波器的尺寸，结合陆上站的设备布置情况，将滤波器布置在陆上集控中心处。本发明能够适应海上风电场谐波幅值动态变化的情况，投入设备支路少，静态损耗小。

技术领域

本发明涉及海上风力发电技术领域，具体涉及一种适用于海上风场谐波特性动态变化的新型滤波器及设计方法。

背景技术

海上风电因其风力资源好、利用小时数高而得到大规模的开发利用。海缆是风电外送的主要方式之一，但是海缆的对地电容特性导致其可能与风电机组变流器、海缆的线路参数以及并网系统强度参数之间形成相互作用，导致系统中出现谐振问题。当风电机组产生的谐波分量频率与系统中的谐振频率点相一致时，有可能造成风场并网点出现谐波幅值超标的问题，进而对风场的并网运行带来影响。而风电外送系统运行方式的变化会导致系统中谐振频率点动态变化，由此可能导致不同的谐波分量幅值在不同工况下分别出现超标的情况，针对单一频率点设置的滤波装置，难以满足系统动态变化时造成系统中谐波特性发生变化的场景，而针对多个频率点分别设计滤波器并投入运行，会造成造价增多、静态损耗增加、无功配置复杂甚至增加占地面积。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种适用于海上风场谐波特性动态变化的新型滤波器。本发明能够适应海上风电场谐波幅值动态变化的情况，投入设备支路少，静态损耗小，占地面积小。

为解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案实现：

一种适用于海上风场谐波特性动态变化的新型滤波器，其特征在于：所述设计方法包括如下步骤：

S1、采用可变电感L_c和可变电容C_c作为滤波器的元件，可变电感L_c和可变电容C_c能够根据命令进行动态变化；

S2、针对目标系统进行计算，搭建目标海上风电场的模型，基于构建的模型分析风速变化、风机台数变化以及并网系统变化时各次谐波的幅值A_m，以及确定目标系统中谐波幅值超标分量的频率f_m1、f_m2......f_mn；

S3、针对目标系统得到的谐波幅值超标分量的频率f_m1、f_m2......f_mn进行滤波器参数设计，确定可变电感L_c和可变电容C_c的参数范围和滤波器组数；

S4、在选定滤波器组数及参数范围的情况下，根据滤波器的组数以及参数范围的情况，结合陆上升压站的设备布置情况，将滤波器布置在陆上集控中心处。

进一步的：所述步骤S1中，所述滤波器为单调谐滤波器，可变电感L_c采用磁控电抗器实现，可变电容C_c采用分组投切电容器实现。

进一步的：所述步骤S2中，搭建目标海上风电场的PSCAD/EMTDC时域仿真模型或者是网络传递函数模型，模型包括计及风电机组变流器的海上风电机组、风电场扩容元件、升压变、海缆以及并网系统。