3. 3 电压波动与闪变的抑制

目前, 大部分用于改善和提高电能质量的补偿装置都具有抑制电压波动与闪变的功能[ 8], 如静止无功补偿器( SVC )、有源滤波器( APF)、动态电压恢复器( DVR) , 以及配电系统电能质量统一控制器( DS-U nicon)等.

3. 3. 1 静止无功补偿器( SVC)

电压闪变是电压波动的一种特殊反映, 闪变的严重程度与负荷变化引起的电压变动相关, 在高电压或中压配电网中, 电压波动主要与无功负荷的变化量及电网的短路容量有关. 在电网短路容量一定的情况下, 电压闪变主要是由于无功负荷的剧烈变动所致. 因此, 对于电压闪变的抑制,最常用的方法是安装静止无功补偿装置, 目前这方面的技术已相当成熟. 但是, 由于某些类型的SVC本身还产生低次谐波电流, 须与无源滤波器并联使用, 实际运行时可能由于系统谐波谐振使某些谐波严重放大. 因此, 在进行补偿时, 要求采用具有响应时间短、且能够直接补偿负荷的无功冲击电流和谐波电流的补偿器.

3. 3. 2 有源电力滤波器(APF)

要抑制电压闪变, 必须在负荷电流急剧波动的情况下, 跟随负荷变化实时补偿无功电流. 近年来, 采用电力晶体管( GTR ) 和可关断晶闸管( GTO ) 及脉宽调制( PWM ) 技术等构成的有源滤波器, 可对负荷电流作实时补偿. 有源电力滤波器的工作原理与传统的SVC 完全不同, 它采用可关断的电力电子器件, 基于坐标变换原理的瞬时无功理论进行控制, 其作用原理是利用电力电子控制器代替系统电源向负荷提供所需的畸变电流, 从而保证系统只须向负荷提供正弦的基波电流.

有源电力滤波器与普通SVC 相比, 有以下优点: 响应时间快, 对电压波动、闪变补偿率高,可减少补偿容量; 没有谐波放大作用和谐振问题, 运行稳定; 控制强, 能实现控制电压波动、闪变和稳定电压的作用, 同时也能有效地滤除高次谐波, 补偿功率因数[ 9].

3. 3. 3 动态电压恢复器( DVR )

在中低压配电网中, 有功功率的快速波动同样会导致电压闪变, 这就要求补偿装置在抑制电压波动与闪变时, 除了进行无功功率补偿使供电线路无功功率波动减小外, 还需提供瞬时有功功率补偿. 因而传统的无功补偿方法不能有效地改善这类电能的质量, 只有带储能单元的补偿装置才能满足要求.

动态电压恢复器( DVR ) 是将1台由3 个单相电压源变流器构成的三相变流器串联接入电网与欲补偿的负荷之间[ 10] . 这里的逆变器采用3个单相结构, 目的是为了更灵活地对三相电压和电流进行控制, 并提供对系统电压不对称情况的补偿. 该装置的核心部分为同步电压源逆变器, 当线路侧电压发生突变时, DVR 通过对直流侧电源的逆变产生交流电压, 再通过变压器与原电网电压相串联, 以补偿系统电压的跌落或抵消系统电压的浪涌. 由于DVR 通过自身的储能单元, 能够在m s级内向系统注入正常电压与故障电压之差, 可用于克服系统电压波动对用户的影响. 因此, 它是解决电压波动、不对称、谐波等动态电压质量问题的有效工具, 是面向负荷的补偿装置, 起到将系统与负荷隔离的作用. 该装置仅对特定负荷加以补偿, 所以其容量仅取决于负荷的补偿容量和要求的补偿范围.

目前, 大部分DVR 装置的直流侧采用电容来提供直流电压, 只能提供有限的能量, 若要求DVR 长时间提供电压补偿, 则必须让DVR 输出的电压和电流垂直, 这样DVR 装置不提供有功,只进行无功交换, 即可满足长期工作的要求.

3. 3. 4 统一电能质量控制器及其他补偿装置

统一电能质量控制器( UPFC ) 结合了串、并联补偿装置的特点, 具有对电压、电流质量问题统一补偿的功能, 属于综合的补偿装置. 含有储能单元的串、并联组合的用户电力综合补偿装置,除了应用于配电系统的谐波补偿外, 还可以解决瞬时供电中断和电压波动等动态电压质量问题,提高供电的可靠性.

4 结束语

风力发电引起的电压波动和闪变的研究已进行了很长时间, 取得了丰硕的成果. 采用静止无功补偿器和感性储能装置可以减小并网风电机组产生的功率波动, 从而减小电压波动和闪变. 但由于风资源的不确定性、风电机组单机容量不断增加,风力发电并网技术及其引起的电压波动和闪变还有待于进一步的研究.