跳转到主要内容gydF4y2Ba

原始研究的文章gydF4y2Ba

前面。能源Res。2023年1月19日gydF4y2Ba
秒。风能gydF4y2Ba
卷11 - 2023 |gydF4y2Ba https://doi.org/10.3389/fenrg.2023.1116090gydF4y2Ba

静态电压稳定分析和评价向量控制海上风电场考虑电缆的电容参数gydF4y2Ba

www.雷竞技rebatfrontiersin.orggydF4y2BaHongtao谭gydF4y2Ba www.雷竞技rebatfrontiersin.orggydF4y2Ba回族李*gydF4y2Bawww.雷竞技rebatfrontiersin.orggydF4y2Ba跑么*gydF4y2Bawww.雷竞技rebatfrontiersin.orggydF4y2BaRenkuan刘gydF4y2Bawww.雷竞技rebatfrontiersin.orggydF4y2BaZhiting周gydF4y2Ba www.雷竞技rebatfrontiersin.orggydF4y2BaXiuqi张gydF4y2Ba
  • 国家重点实验室的输电设备及系统安全与新技术,重庆大学,重庆,中国gydF4y2Ba

电压稳定地区评估的关键是确保海上风力发电场的可靠运行,传统的分析方法,将WFs PQ节点和直接连接到无限的电网,未能把电缆电容变换器的动态,产生的电压稳定的不准确的评估。本文的贡献是提出一个更精确的方法来评估owf的电压稳定。首先,基于等效电路方法,公共连接点(PCC)和内部的电压OWF考虑电缆电容参数的表征模型。然后,之间的耦合接口转换器的动态和电压特性的系统设计,和传递函数的力量注入的直流侧的电压转换器收集器系统建立,这充分反映了OWFgydF4y2BaPgydF4y2Ba在gydF4y2Ba→gydF4y2BaUgydF4y2Ba直流gydF4y2Ba→gydF4y2Ba我gydF4y2BadgydF4y2Ba→gydF4y2BaUgydF4y2BapccgydF4y2Ba→gydF4y2BaPgydF4y2Ba出gydF4y2Ba传递的关系。最后,基于d电压稳定性判据gydF4y2BaPgydF4y2Baw,出gydF4y2Ba/ dgydF4y2Ba我gydF4y2BadgydF4y2Ba研发gydF4y2BaUgydF4y2Ba直流gydF4y2Ba/ dgydF4y2BatgydF4y2Ba方向提出歧视,电缆的影响参数,输出功率,电网阻抗的电压稳定裕度进行了分析。验证该方法的准确性基于RT-LAB平台。gydF4y2Ba

1介绍gydF4y2Ba

作为一种重要的可再生能源,海上风力发电的特点是高可用的时间和没有土地的占领。GWEC的数据显示,全球海上风力发电的新装机容量在2021年达到21.1千瓦,同比增长的两倍,新全球海上风力发电装机容量将达到33.95千瓦(2027年gydF4y2BaMusial et al ., 2022gydF4y2Ba),这表明,离岸风力农场的发展前景非常广阔。gydF4y2Ba

owf通常在一个集中的方式开发和收集海上升压站,然后通过海底电缆连接到陆上电网。owf(50公里离岸)内,AC海底电缆传输和电网连接是目前最经济的传输方法(gydF4y2Ba胡锦涛等人。,2013年gydF4y2Ba;gydF4y2Ba艾略特et al ., 2016gydF4y2Ba)。以来传统陆上WFs在岸输电线路的电感远远大于阻力参数,陆上传输电缆的参数通常是直接减少电网阻抗(gydF4y2Ba朱et al ., 2020gydF4y2Ba;gydF4y2Ba关et al ., 2021gydF4y2Ba)。因此,陆上WFs的电压稳定问题大多是由于弱电网由长距离架空线路传输。但是,与陆上WFs,海上风力发电场接近负荷中心,但海底AC电缆的电容参数是陆上输电线路的20多倍,这使得电压问题也突出(gydF4y2BaGustavsen和密苏里州,2017年gydF4y2Ba;gydF4y2Ba王et al ., 2019gydF4y2Ba)。例如,2019年,几个工频过电压发生在广东汕头OWF,导致OWF从电网断开和关闭。此外,由于owf的典型径向结构和系统的逆功率流,反向压降增加收集器系统过电压的风险在WF (gydF4y2Ba赵et al ., 2016gydF4y2Ba;gydF4y2Ba郭et al ., 2018gydF4y2Ba),所以可见电压稳定已成为一个关键因素限制OWF的安全稳定运行。因此,分析电压分布特征和获得电压稳定地区的稳定运行具有重要意义owf和无功电压控制策略的制定。gydF4y2Ba

PV曲线(gydF4y2BaQi et al ., 2019gydF4y2Ba;gydF4y2Ba陈和汉,2020年gydF4y2Ba;gydF4y2Ba徐et al ., 2020gydF4y2Ba),临界短路比(gydF4y2Ba鑫et al ., 2016gydF4y2Ba;gydF4y2Ba吴et al ., 2018gydF4y2Ba)和分叉理论(gydF4y2Ba杜et al ., 2015gydF4y2Ba)是最常见的评估WFs的电压稳定的方法。例如,在gydF4y2Ba徐et al。(2020)gydF4y2Ba,gydF4y2BaQi et al。(2019)gydF4y2Ba,PV曲线的WF的发电系统通过设置节点负载增加使用连续功率流方法指定的方向。gydF4y2Ba陈和汉(2020)gydF4y2Ba等效的WF PQ节点和系统的PV曲线获得基于等效电路的方法,并指出随着输出功率的增加,系统电压逐渐趋向于不稳定,直到电压崩溃。同样,风电场相当于PQ节点,gydF4y2Ba吴et al。(2018)gydF4y2Ba,gydF4y2Ba鑫et al。(2016)gydF4y2Ba基于等效电路推导出节点电压方程的方法,并提出一个计算方法并网系统的临界短路比的WF评估电压支持力量。gydF4y2BaDu et al。(2015)gydF4y2Ba用分岔理论和eigenstructure方法建立一个静态电压稳定评价模型对大规模可再生能源站,并指出输出和电缆阻抗密切相关系统的静态电压稳定裕度。然而,在上述研究中,风电场节点相当于PQ节点从外面,和电源转换器的特性不考虑。转换器是港口的力量注入,因此,WF转换器的功率特性分析时需要考虑电压稳定。gydF4y2Ba

李et al。(2018)gydF4y2Ba,gydF4y2Ba康et al。(2021)gydF4y2Ba,gydF4y2Ba黄和王(2018)gydF4y2Ba考虑到变频器的控制和分析变换器的电力传输特性的发电系统。gydF4y2Ba李et al。(2018)gydF4y2Ba,gydF4y2Ba康et al。(2021)gydF4y2Ba把无限WT转换器连接到电网系统为对象,并指出,当电网强度低于一定的指数,输出gydF4y2BadgydF4y2Ba设在电流(gydF4y2Ba我gydF4y2BadgydF4y2Ba)和输出功率(gydF4y2BaPgydF4y2BawoutgydF4y2Ba)转换器不再是单调递增的,也有静态功耗限制。gydF4y2Ba黄和王(2018)gydF4y2Ba注重互动的影响变频器的控制参数和电网的阻抗传动功率的特点,但本质上是小信号稳定,大大不同于有关电压稳定,不把权力动力学直粱一侧的转换器。此外,上述研究简化传输电缆的参数直接重叠的电感,电感和无限电网,而海底电缆的电容参数是显而易见的,不能被忽视。因此,电压在上面的建模方法研究不能直接应用到的OWF的电压特性的分析。gydF4y2Ba

传统的静态稳定性评价方法的风力发电场,电缆电容参数和转换器动态被忽略,导致电压稳定的不准确的评估。本文的重点是提出一个更精确的方法来评估owf的电压稳定。主要贡献如下。gydF4y2Ba

1)新闻申诉委员会的内部电压模型OWF考虑海底电缆的参数,和电缆参数对系统电压的影响趋势特征。gydF4y2Ba

2)接口之间的耦合电压的收集器系统和转换器的动态设计,和WT的电压传输特性全面披露。gydF4y2Ba

3)基于d电压稳定性判据gydF4y2BaPgydF4y2Baw,出gydF4y2Ba/ dgydF4y2Ba我gydF4y2BadgydF4y2Ba& dgydF4y2BaUgydF4y2Ba直流gydF4y2Ba/ dgydF4y2BatgydF4y2Ba方向歧视,提出了稳定裕度和定量评价的实现。gydF4y2Ba

本文在接下来的部分组织如下。在第二部分中,介绍了WT模型和输出特征。OWF电压模型考虑在第三节介绍了海底电缆参数。第四部分介绍了电压稳定性判据和功率极限计算OWF。在第五节RT-LAB介绍了实验验证。第六节总结本文。gydF4y2Ba

2建模WT转换器的输出特征gydF4y2Ba

把H3 OWF (5 MW * 80单位)投入运营国内为分析对象,OWF采用典型的径向结构和拓扑所示gydF4y2Ba图A1gydF4y2Ba在gydF4y2Ba附录AgydF4y2Ba。WT与离岸增压站的35 kV电缆,并提高了220千伏的主变压器OWF然后传播到陆上通过220千伏开关站海底电缆。gydF4y2Ba

风电场使用5兆瓦永磁发电机,这是通过一个满负荷运作的转换器连接到电网。由于直流环节的解耦效果,WT可以简化结构的电流源通过grid-side转换器连接到电网。电网侧变换器采用典型的锁相跟踪电网控制结构的基础上gydF4y2BadqgydF4y2Ba旋转坐标。控制框图所示gydF4y2Ba图1gydF4y2Ba。grid-side转换器控制的gydF4y2BadqgydF4y2Ba旋转坐标系统是面向通过跟踪PCC的电压矢量通过锁相环。gydF4y2BaDqgydF4y2Ba组件代表主动和被动组件注入电网的交流电网侧变换器,即网格连接转换器可以等效电流源结构的输出gydF4y2Ba我gydF4y2BadgydF4y2Ba+ jgydF4y2Ba我gydF4y2Baq (gydF4y2Ba德斯和太阳,2014年gydF4y2Ba;gydF4y2Ba侯et al ., 2019gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

图1gydF4y2Ba
www.雷竞技rebatfrontiersin.orggydF4y2Ba

图1gydF4y2Ba。WT grid-side转换器的控制框图。gydF4y2Ba

参数的缩写gydF4y2Ba图1gydF4y2Ba解释在gydF4y2Ba表1gydF4y2Ba。在稳定状态,当风速变化时,注入的功率(gydF4y2BaPgydF4y2Baw,在gydF4y2Ba)变换器直流侧的变化(gydF4y2Ba康et al ., 2020gydF4y2Ba)。在这个时候,有权力不平衡(gydF4y2BaPgydF4y2Baw,在gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BaPgydF4y2Baw,出gydF4y2Ba)的直流变换器的链接,和不平衡的力量会改变直流总线电压(gydF4y2BaUgydF4y2Ba直流gydF4y2Ba),变化规律(忽略了转换器损失)所示gydF4y2Ba(1)gydF4y2Ba:gydF4y2Ba

PgydF4y2Ba wgydF4y2Ba ,gydF4y2Ba 在gydF4y2Ba −gydF4y2Ba PgydF4y2Ba wgydF4y2Ba ,gydF4y2Ba 出gydF4y2Ba =gydF4y2Ba CgydF4y2Ba UgydF4y2Ba 直流gydF4y2Ba dgydF4y2Ba UgydF4y2Ba 直流gydF4y2Ba dgydF4y2Ba tgydF4y2Ba (gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba )gydF4y2Ba

表1gydF4y2Ba
www.雷竞技rebatfrontiersin.orggydF4y2Ba

表1gydF4y2Ba。缩写的定义参数。gydF4y2Ba

在稳态操作条件下,假设当前的循环可以理想情况下遵循其参考价值,也就是说,gydF4y2Ba我gydF4y2BadgydF4y2Ba=gydF4y2Ba我gydF4y2Bad,裁判,gydF4y2Ba我gydF4y2Ba问gydF4y2Ba=gydF4y2Ba我gydF4y2Baq,裁判gydF4y2Ba转换器的输出电流:gydF4y2Ba

我gydF4y2Ba dgydF4y2Ba =gydF4y2Ba UgydF4y2Ba 直流gydF4y2Ba −gydF4y2Ba UgydF4y2Ba 直流gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba 裁判gydF4y2Ba kgydF4y2Ba pgydF4y2Ba −gydF4y2Ba kgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba (gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba )gydF4y2Ba

在哪里gydF4y2BakgydF4y2BapgydF4y2Ba和gydF4y2BakgydF4y2Ba我gydF4y2Ba的PI参数是直流电压控制回路。gydF4y2Ba

转换器的输出功率表示为:gydF4y2Ba

PgydF4y2Ba wgydF4y2Ba ,gydF4y2Ba 出gydF4y2Ba =gydF4y2Ba 1.5gydF4y2Ba UgydF4y2Ba dgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba dgydF4y2Ba (gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba )gydF4y2Ba

总之,权力WT转换器的输入和输出特性是由方程式。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba3gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

3 OWF电压模型考虑海底电缆参数gydF4y2Ba

3.1 PCC电压为owf建模gydF4y2Ba

的外部特征WT可以简化为一个等效电流源的输出gydF4y2Ba我gydF4y2BadgydF4y2Ba+ jgydF4y2Ba我gydF4y2Baq。gydF4y2Ba图1gydF4y2Ba可以转化为并网WT所示的等效电路图吗gydF4y2Ba图2gydF4y2Ba。其中,OWF相当于电流源的输出电流gydF4y2Ba我gydF4y2BaPCCgydF4y2Ba和终端电压gydF4y2BaUgydF4y2BaPCCgydF4y2Ba,然后连接到电网阻抗是Zg和电压gydF4y2BaUgydF4y2BaggydF4y2Ba通过海底电缆。gydF4y2Ba

图2gydF4y2Ba
www.雷竞技rebatfrontiersin.orggydF4y2Ba

图2gydF4y2Ba。OWF等效电流的交流的一面。gydF4y2Ba

根据gydF4y2Ba图2gydF4y2Ba二端口网络,利用电压和电流耦合模型,风电场PCC电压关系可以表示为:gydF4y2Ba

UgydF4y2Ba pccgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba pccgydF4y2Ba =gydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba BgydF4y2Ba CgydF4y2Ba DgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba ZgydF4y2Ba ggydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba UgydF4y2Ba ggydF4y2Ba 我gydF4y2Ba ggydF4y2Ba (gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba )gydF4y2Ba

在gydF4y2Ba(4)gydF4y2Ba,gydF4y2Ba我gydF4y2BaPCCgydF4y2Ba和gydF4y2BaUgydF4y2BaggydF4y2Ba是已知的数量和gydF4y2BaUgydF4y2BaPCCgydF4y2Ba是一个未知数。你的表达gydF4y2BaUgydF4y2BaPCCgydF4y2Ba可以通过转换gydF4y2Ba(4)gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

UgydF4y2Ba pccgydF4y2Ba =gydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba −gydF4y2Ba CgydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba ZgydF4y2Ba ggydF4y2Ba +gydF4y2Ba BgydF4y2Ba CgydF4y2Ba ZgydF4y2Ba ggydF4y2Ba +gydF4y2Ba DgydF4y2Ba UgydF4y2Ba ggydF4y2Ba +gydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba ZgydF4y2Ba ggydF4y2Ba +gydF4y2Ba BgydF4y2Ba CgydF4y2Ba ZgydF4y2Ba ggydF4y2Ba +gydF4y2Ba DgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba pccgydF4y2Ba (gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba )gydF4y2Ba

,矩阵元素gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba,gydF4y2BaBgydF4y2Ba,gydF4y2BaCgydF4y2Ba,gydF4y2BaDgydF4y2Ba从电缆参数的计算得到:gydF4y2Ba

一个gydF4y2Ba =gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba +gydF4y2Ba YgydF4y2Ba 行gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba ZgydF4y2Ba 行gydF4y2Ba BgydF4y2Ba =gydF4y2Ba ZgydF4y2Ba 行gydF4y2Ba CgydF4y2Ba =gydF4y2Ba YgydF4y2Ba 行gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba +gydF4y2Ba YgydF4y2Ba 行gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba +gydF4y2Ba YgydF4y2Ba 行gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba YgydF4y2Ba 行gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba ZgydF4y2Ba 行gydF4y2Ba DgydF4y2Ba =gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba +gydF4y2Ba YgydF4y2Ba 行gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba ZgydF4y2Ba 行gydF4y2Ba (gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba )gydF4y2Ba

在gydF4y2Ba(5)gydF4y2Ba前面的系数gydF4y2BaUgydF4y2BaggydF4y2Ba和gydF4y2Ba我gydF4y2BaPCCgydF4y2Ba等式的右边可以通过计算电缆参数和电网阻抗参数。让gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba,gydF4y2BabgydF4y2Ba,gydF4y2BacgydF4y2Ba,gydF4y2BadgydF4y2Ba是前面的系数的实部和虚部gydF4y2BaUgydF4y2BaggydF4y2Ba和gydF4y2Ba我gydF4y2BaPCCgydF4y2Ba分别是:gydF4y2Ba

一个gydF4y2Ba +gydF4y2Ba bgydF4y2Ba jgydF4y2Ba =gydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba −gydF4y2Ba CgydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba ZgydF4y2Ba ggydF4y2Ba +gydF4y2Ba BgydF4y2Ba CgydF4y2Ba ZgydF4y2Ba ggydF4y2Ba +gydF4y2Ba DgydF4y2Ba cgydF4y2Ba +gydF4y2Ba dgydF4y2Ba jgydF4y2Ba =gydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba ZgydF4y2Ba ggydF4y2Ba +gydF4y2Ba BgydF4y2Ba CgydF4y2Ba ZgydF4y2Ba ggydF4y2Ba +gydF4y2Ba DgydF4y2Ba (gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba )gydF4y2Ba

结合gydF4y2Ba(7)gydF4y2Ba下的变换器的数学模型gydF4y2BadqgydF4y2Ba锁相环坐标系统,gydF4y2Ba(5)gydF4y2Ba可以进一步重写为:gydF4y2Ba

UgydF4y2Ba pccgydF4y2Ba =gydF4y2Ba UgydF4y2Ba pccgydF4y2Ba egydF4y2Ba jgydF4y2Ba θgydF4y2Ba pccgydF4y2Ba =gydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba +gydF4y2Ba bgydF4y2Ba jgydF4y2Ba UgydF4y2Ba ggydF4y2Ba egydF4y2Ba jgydF4y2Ba 0gydF4y2Ba +gydF4y2Ba cgydF4y2Ba +gydF4y2Ba dgydF4y2Ba jgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba dgydF4y2Ba +gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 问gydF4y2Ba jgydF4y2Ba egydF4y2Ba jgydF4y2Ba θgydF4y2Ba 锁相环gydF4y2Ba (gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba )gydF4y2Ba

在稳态操作期间,gydF4y2Ba θgydF4y2Ba 锁相环gydF4y2Ba 是一样的gydF4y2Ba θgydF4y2Ba pccgydF4y2Ba ,双方的情商。gydF4y2Ba8gydF4y2Ba是乘gydF4y2Ba egydF4y2Ba jgydF4y2Ba θgydF4y2Ba 锁相环gydF4y2Ba 获得:gydF4y2Ba

UgydF4y2Ba pccgydF4y2Ba =gydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba +gydF4y2Ba bgydF4y2Ba jgydF4y2Ba UgydF4y2Ba ggydF4y2Ba egydF4y2Ba jgydF4y2Ba θgydF4y2Ba pccgydF4y2Ba +gydF4y2Ba cgydF4y2Ba +gydF4y2Ba dgydF4y2Ba jgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba dgydF4y2Ba +gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 问gydF4y2Ba jgydF4y2Ba (gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba )gydF4y2Ba

扩大gydF4y2Ba(9)gydF4y2Ba:gydF4y2Ba

UgydF4y2Ba pccgydF4y2Ba =gydF4y2Ba UgydF4y2Ba ggydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba ⁡gydF4y2Ba 因为gydF4y2Ba ⁡gydF4y2Ba θgydF4y2Ba pccgydF4y2Ba +gydF4y2Ba bgydF4y2Ba ⁡gydF4y2Ba 罪gydF4y2Ba ⁡gydF4y2Ba θgydF4y2Ba pccgydF4y2Ba +gydF4y2Ba cgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba dgydF4y2Ba −gydF4y2Ba dgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 问gydF4y2Ba +gydF4y2Ba jgydF4y2Ba UgydF4y2Ba ggydF4y2Ba bgydF4y2Ba ⁡gydF4y2Ba 因为gydF4y2Ba ⁡gydF4y2Ba θgydF4y2Ba pccgydF4y2Ba −gydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba ⁡gydF4y2Ba 罪gydF4y2Ba ⁡gydF4y2Ba θgydF4y2Ba pccgydF4y2Ba +gydF4y2Ba cgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 问gydF4y2Ba +gydF4y2Ba dgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba dgydF4y2Ba (gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba )gydF4y2Ba

根据双方的平等的实部和虚部gydF4y2Ba(10)gydF4y2Ba(见gydF4y2Ba附录AgydF4y2Ba具体的推导过程),我们得到:gydF4y2Ba

一个gydF4y2Ba ⁡gydF4y2Ba 因为gydF4y2Ba ⁡gydF4y2Ba θgydF4y2Ba pccgydF4y2Ba +gydF4y2Ba bgydF4y2Ba ⁡gydF4y2Ba 罪gydF4y2Ba ⁡gydF4y2Ba θgydF4y2Ba pccgydF4y2Ba =gydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba +gydF4y2Ba bgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba −gydF4y2Ba cgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 问gydF4y2Ba +gydF4y2Ba dgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba dgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba /gydF4y2Ba UgydF4y2Ba ggydF4y2Ba 2gydF4y2Ba (gydF4y2Ba 11gydF4y2Ba )gydF4y2Ba

结合gydF4y2Ba(10)gydF4y2Ba和gydF4y2Ba(11)gydF4y2Ba可以获得的电压模型PCC:gydF4y2Ba

UgydF4y2Ba pccgydF4y2Ba =gydF4y2Ba UgydF4y2Ba ggydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba +gydF4y2Ba bgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba −gydF4y2Ba cgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 问gydF4y2Ba +gydF4y2Ba dgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba dgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba +gydF4y2Ba cgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba dgydF4y2Ba −gydF4y2Ba dgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 问gydF4y2Ba (gydF4y2Ba 12gydF4y2Ba )gydF4y2Ba

根据gydF4y2Ba(12)gydF4y2Ba的影响,它可以直接反映出电网阻抗的多个参数,电缆参数和注入gydF4y2BadqgydF4y2Ba设在当前(即主动和无功功率)的PCC电压OWF。的关系曲线gydF4y2Ba我gydF4y2BadgydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BaUgydF4y2BaPCCgydF4y2BaOWF绘制如图所示gydF4y2Ba图3gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

图3gydF4y2Ba
www.雷竞技rebatfrontiersin.orggydF4y2Ba

图3gydF4y2Ba。gydF4y2Ba我gydF4y2BadgydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BaUgydF4y2BaPCCgydF4y2Ba曲线在不同的参数。gydF4y2Ba(一)gydF4y2Ba电网阻抗,gydF4y2Ba(B)gydF4y2Ba无功电流,gydF4y2Ba(C)gydF4y2Ba海底电缆参数,gydF4y2Ba(D)gydF4y2Ba电缆长度。gydF4y2Ba

在gydF4y2Ba图3gydF4y2Ba,如果没有参数值,使用给定的值gydF4y2Ba表2gydF4y2Ba(为了更清楚地描述PCC电压和参数之间的变化关系,电网阻抗的值是0.6gydF4y2BaHgydF4y2Ba,这可能不能代表真实的情况)。所示gydF4y2Ba图3gydF4y2Ba,gydF4y2BaUgydF4y2BaPCCgydF4y2Ba显示一个下降的趋势增加gydF4y2Ba我gydF4y2BadgydF4y2Ba。在不同参数设置下,振幅和下行的趋势gydF4y2BaUgydF4y2BaPCCgydF4y2Ba是不同的。变化趋势统计所示gydF4y2Ba表3gydF4y2Ba。值得注意的是,海底电缆的电容会增加的振幅gydF4y2BaUgydF4y2BaPCCgydF4y2Ba和减缓下降速度gydF4y2BaUgydF4y2BaPCCgydF4y2Ba,这可能会导致gydF4y2BaUgydF4y2BaPCCgydF4y2Ba在低风速超过上限,但增加了电压稳定的高风速。gydF4y2Ba

表2gydF4y2Ba
www.雷竞技rebatfrontiersin.orggydF4y2Ba

表2gydF4y2Ba。gydF4y2Ba我gydF4y2BadgydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BaUgydF4y2BaPCCgydF4y2Ba曲线计算参数设置gydF4y2Ba图3gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

表3gydF4y2Ba
www.雷竞技rebatfrontiersin.orggydF4y2Ba

表3gydF4y2Ba。gydF4y2Ba参数和的变化趋势gydF4y2BaUgydF4y2BaPCCgydF4y2Ba。gydF4y2Ba

3.2电压分布特征的建模OWFgydF4y2Ba

出世的分布和线连接owf主要是径向。因此,以下将WTs馈线上的电压分布为例,分析owf的内部电压分布特征。gydF4y2Ba图4gydF4y2Ba显示了等效电路的馈线OWF,点O的PCC OWF,节点1到5 WT力量注入节点,和注入电流gydF4y2Ba我gydF4y2Bath节点的输出电流的总和gydF4y2Ba我gydF4y2Bath WT (gydF4y2Ba我gydF4y2Bawt,gydF4y2Ba我gydF4y2Ba)和上游节点的注入电流(gydF4y2Ba我gydF4y2Ba我gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

图4gydF4y2Ba
www.雷竞技rebatfrontiersin.orggydF4y2Ba

图4gydF4y2Ba。的OWF馈线的等效电路。gydF4y2Ba

根据gydF4y2Ba图4gydF4y2Ba,电压gydF4y2BaUgydF4y2Ba我gydF4y2Ba的gydF4y2Ba我gydF4y2Bath WT。gydF4y2Ba

UgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba −gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba +gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba wtgydF4y2Ba ,gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba =gydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba BgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba CgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba DgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba UgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba −gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba −gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba (gydF4y2Ba 13gydF4y2Ba )gydF4y2Ba

矩阵元素的计算是一样的(4)。来自哪里gydF4y2Ba(13)gydF4y2Ba,它可以知道电压分布的终端WT首先取决于电压gydF4y2BaUgydF4y2BaOgydF4y2BaPCC的OWF,也积极和有关无功功率的输出WT和收藏家的参数网络。电缆的参数的影响趋势的内部电压分布是一致的gydF4y2Ba(12)gydF4y2Ba。因此,WT逐渐增加的电压分布的PCC收集器馈线的结束,也就是说,PCC的OWF电压的弱点。gydF4y2Ba

4电压稳定性判据和功率极限计算OWFgydF4y2Ba

4.1电压稳定性判据gydF4y2Ba

结合gydF4y2Ba(3)gydF4y2Ba和gydF4y2Ba(12)gydF4y2Ba的输出功率特性OWF,如图所示gydF4y2Ba(14)gydF4y2Ba:gydF4y2Ba

PgydF4y2Ba wgydF4y2Ba ,gydF4y2Ba 出gydF4y2Ba =gydF4y2Ba 1.5gydF4y2Ba UgydF4y2Ba pccgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba dgydF4y2Ba =gydF4y2Ba 1.5gydF4y2Ba UgydF4y2Ba ggydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba +gydF4y2Ba bgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba −gydF4y2Ba cgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 问gydF4y2Ba +gydF4y2Ba dgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba dgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba +gydF4y2Ba cgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba dgydF4y2Ba −gydF4y2Ba dgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 问gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba dgydF4y2Ba (gydF4y2Ba 14gydF4y2Ba )gydF4y2Ba

由此,电压特征OWF发电系统的传递函数框图,如图所示gydF4y2Ba图5gydF4y2Ba。在哪里gydF4y2BaxgydF4y2Ba是海底电缆的输入参数和电网阻抗参数gydF4y2Ba(12)gydF4y2Ba。可以看出电压特性的OWF由直流变换器的动态特性方程式。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba3gydF4y2Ba和电压特性的收集器系统(Eq。gydF4y2Ba12gydF4y2Ba)。直流动态特性反映了直流总线电压引起的动态不平衡输入和输出功率的转换器,和系统电压特征反映力量注入引起的电压变化动态,他们是相互耦合的,也就是说,有功功率的增加将导致PCC电压的降低,和PCC的减少电压会影响风力发电变流器的有功功率传输能力。gydF4y2Ba

图5gydF4y2Ba
www.雷竞技rebatfrontiersin.orggydF4y2Ba

图5gydF4y2Ba。电压的传递函数框图OWF特征。gydF4y2Ba

从功能的关系gydF4y2Ba(14)gydF4y2Ba的变化曲线gydF4y2BaPgydF4y2BawgydF4y2Ba,gydF4y2Ba出gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba我gydF4y2BadgydF4y2Ba可以得出风电场,如图所示gydF4y2Ba图6gydF4y2Ba。可以看出gydF4y2Ba图6gydF4y2Ba的变化趋势gydF4y2BaPgydF4y2BawgydF4y2Ba,gydF4y2Ba出gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba我gydF4y2BadgydF4y2Ba曲线分为两个区域。gydF4y2Ba

图6gydF4y2Ba
www.雷竞技rebatfrontiersin.orggydF4y2Ba

图6gydF4y2Ba。功率特性曲线OWF,gydF4y2Ba(一)gydF4y2BaPgydF4y2Baw,出gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba我gydF4y2BadgydF4y2Ba特性曲线,gydF4y2Ba(B)gydF4y2BaUgydF4y2Ba直流gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BatgydF4y2Ba特性曲线。gydF4y2Ba

在我,gydF4y2BaPgydF4y2BawgydF4y2Ba,gydF4y2Ba出gydF4y2Ba增加而增加的gydF4y2Ba我gydF4y2BadgydF4y2Ba,也就是说,当直流侧注入力量gydF4y2BaPgydF4y2Baw,在gydF4y2Ba增加,内环路电流gydF4y2Ba我gydF4y2BadgydF4y2Ba增加直流电压的控制下链接。虽然增加了gydF4y2Ba我gydF4y2BadgydF4y2Ba会导致终端电压的降低,输出功率仍然增加,变化趋势是积极的(dgydF4y2BaPgydF4y2Baw,出gydF4y2Ba/ dgydF4y2Ba我gydF4y2BadgydF4y2Ba> 0)。输入和输出功率变换器的直流环节的平衡(gydF4y2BaPgydF4y2Baw,在gydF4y2Ba=gydF4y2BaPgydF4y2Baw,出gydF4y2Ba),OWF可以稳定在这一领域(O-A-B)。gydF4y2Ba

在第二区域中,gydF4y2BaPgydF4y2BawgydF4y2Ba,gydF4y2Ba出gydF4y2Ba随的增加而减小gydF4y2Ba我gydF4y2BadgydF4y2Ba,也就是说,当直流侧注入力量gydF4y2BaPgydF4y2Baw,在gydF4y2Ba增加,内环路电流gydF4y2Ba我gydF4y2BadgydF4y2Ba增加,但在这次的输出功率gydF4y2BaPgydF4y2BawgydF4y2Ba,gydF4y2Ba出gydF4y2Ba减少,也就是说,变化趋势是负的(dgydF4y2BaPgydF4y2Baw,出gydF4y2Ba/ dgydF4y2Ba我gydF4y2BadgydF4y2Ba< 0),有不平衡功率直流链接(gydF4y2BaPgydF4y2Baw,在gydF4y2Ba>gydF4y2BaPgydF4y2Baw,出gydF4y2Ba),这将导致直流转换器的电容器,不断和收费gydF4y2BaUgydF4y2Ba直流gydF4y2Ba不断增加(dgydF4y2BaUgydF4y2Ba直流gydF4y2Ba/ dgydF4y2BatgydF4y2Ba> 0)。没有稳定的平衡点OWF在这一领域,即是不稳定的(B-C-D)。gydF4y2Ba

因此,可以确定OWF得到稳定的电压d的方向gydF4y2BaPgydF4y2Baw,出gydF4y2Ba/ dgydF4y2Ba我gydF4y2BadgydF4y2Ba和dgydF4y2BaUgydF4y2Ba直流gydF4y2Ba/ dgydF4y2BatgydF4y2Ba。gydF4y2Ba

1)维gydF4y2BaPgydF4y2Baw,出gydF4y2Ba/ dgydF4y2Ba我gydF4y2BadgydF4y2Ba> 0研发gydF4y2BaUgydF4y2Ba直流gydF4y2Ba/ dgydF4y2Bat =gydF4y2Ba0,电压稳定(地区)。gydF4y2Ba

2)维gydF4y2BaPgydF4y2Baw,出gydF4y2Ba/ dgydF4y2Ba我gydF4y2BadgydF4y2Ba< 0研发gydF4y2BaUgydF4y2Ba直流gydF4y2Ba/ dgydF4y2BatgydF4y2Ba> 0,电压不稳定(地区II)。gydF4y2Ba

3)维gydF4y2BaPgydF4y2Baw,出gydF4y2Ba/ dgydF4y2Ba我gydF4y2BadgydF4y2Ba= 0,非常稳定(B点)。gydF4y2Ba

本文从d的距离gydF4y2BaPgydF4y2Baw,出gydF4y2Ba/ dgydF4y2Ba我gydF4y2BadgydF4y2Ba0被定义为电压稳定裕度的定量表征(VSM)。应该注意,当dgydF4y2BaPgydF4y2Baw,出gydF4y2Ba/ dgydF4y2Ba我gydF4y2BadgydF4y2Ba< 0,直接设置扫描仪=−0.1。总之,电压稳定的传输过程,稳定条件和稳定的海上风力农场进行了总结gydF4y2Ba表4gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

表4gydF4y2Ba
www.雷竞技rebatfrontiersin.orggydF4y2Ba

表4gydF4y2Ba。电压稳定的OWF特征。gydF4y2Ba

4.2临界功率计算模型gydF4y2Ba

的极端点gydF4y2BaPgydF4y2BawgydF4y2Ba,gydF4y2Ba出gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba我gydF4y2BadgydF4y2Ba曲线的临界功率注入直流变换器。可以获得的临界功率dgydF4y2BaPgydF4y2Baw,出gydF4y2Ba/ dgydF4y2Ba我gydF4y2BadgydF4y2Ba= 0,如图所示gydF4y2Ba(15)gydF4y2Ba:gydF4y2Ba

dgydF4y2Ba PgydF4y2Ba wgydF4y2Ba ,gydF4y2Ba 出gydF4y2Ba dgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba dgydF4y2Ba =gydF4y2Ba 1.5gydF4y2Ba UgydF4y2Ba ggydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba +gydF4y2Ba bgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba −gydF4y2Ba cgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 问gydF4y2Ba +gydF4y2Ba dgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba dgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba +gydF4y2Ba cgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba dgydF4y2Ba −gydF4y2Ba dgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 问gydF4y2Ba +gydF4y2Ba 1.5gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba dgydF4y2Ba −gydF4y2Ba dgydF4y2Ba cgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 问gydF4y2Ba +gydF4y2Ba dgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba dgydF4y2Ba /gydF4y2Ba UgydF4y2Ba ggydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba +gydF4y2Ba bgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba −gydF4y2Ba cgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 问gydF4y2Ba +gydF4y2Ba dgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba dgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba +gydF4y2Ba cgydF4y2Ba (gydF4y2Ba 15gydF4y2Ba )gydF4y2Ba

下的临界功率可以由不同的电缆参数和无功电流gydF4y2Ba(15)gydF4y2Ba,见gydF4y2Ba图7gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

图7gydF4y2Ba
www.雷竞技rebatfrontiersin.orggydF4y2Ba

图7gydF4y2Ba。VSM曲线在不同参数下,gydF4y2Ba(一)gydF4y2Ba电缆电容参数(gydF4y2BaCgydF4y2Ba行gydF4y2Ba),gydF4y2Ba(B)gydF4y2Ba输出无功电流(gydF4y2Ba我gydF4y2Ba问gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba(C)gydF4y2Ba网格电感(gydF4y2BalgydF4y2BaggydF4y2Ba),gydF4y2Ba(D)gydF4y2Ba网格电阻(gydF4y2BaRgydF4y2BaggydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

可以看出gydF4y2Ba图7gydF4y2Ba随着输出功率的增加,OWF降低的特点。当VSM降低为0,达到这个状态下的临界功率。的影响参数对临界功率与的结果是一致的gydF4y2Ba表4gydF4y2Ba。与陆上WFs相比,电缆的电容参数owf更大,这就增加了电压稳定的owf在某种程度上,但同时会增加电压超过上限的风险在低风速。因此,无功补偿需要在低和高风速,和补偿方向(电感或电容无功功率)与输出功率与电网阻抗。gydF4y2Ba

5实验验证gydF4y2Ba

5.1实验平台gydF4y2Ba

验证的有效性提出电压特性建模和方法OWF标准,建立了仿真模型,OWF基于循环中的硬件平台RT-LAB和数字信号处理器(DSP)组成的,如图所示gydF4y2Ba图8gydF4y2Ba。OWF所示的拓扑结构和参数gydF4y2Ba图A1gydF4y2Ba和gydF4y2Ba表3gydF4y2Ba。其中,在RT-LAB OWF编译的电路模型,电压,电流,功率,和其他的信号OWF反馈给DSP通过I / O端口。OWF在DSP实现的控制模型,生成驱动信号的OWF控制器根据RT-LAB反馈信号,从而形成了风电场闭环控制系统。gydF4y2Ba

图8gydF4y2Ba
www.雷竞技rebatfrontiersin.orggydF4y2Ba

图8gydF4y2Ba。的OWF RT-LAB硬件在环试验平台。gydF4y2Ba

5.2实验结果分析gydF4y2Ba

5.2.1建模和电压稳定性评估验证gydF4y2Ba

来验证建模方法的准确性OWF电压和电压稳定性评价模型在本文提出以下方法用于比较:gydF4y2Ba

方法gydF4y2Ba:电压建模方法提出了考虑海底电缆参数和转换器动态(所示gydF4y2Ba12gydF4y2Ba和gydF4y2Ba15gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

方法BgydF4y2Ba:传统的建模和评估方法提出了WF电压gydF4y2Ba康et al。(2021)gydF4y2Ba,gydF4y2Ba黄和王(2018)gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

方法CgydF4y2Ba:RT-LAB实验结果。gydF4y2Ba

电网阻抗设置为0.2 h, 3米/秒的风速增加到10.5米/秒2米/秒的速度,和其余的参数是一样的gydF4y2Ba表2gydF4y2Ba。可以看出,由于无功功率消耗电网阻抗和海底电缆的电压在PCC点继续减少随着输出功率的增加。gydF4y2Ba

图9gydF4y2Ba显示了PCC电压的结果计算了不同的方法。可以看出,传统的方法(gydF4y2Ba方法BgydF4y2Ba)忽略电缆参数,导致大量的计算和实验结果之间的偏差(gydF4y2Ba方法CgydF4y2Ba),最大偏差接近0.1 pu。该方法(gydF4y2Ba方法gydF4y2BaRT-LAB)基本上是一致的实验结果,验证了该方法的有效性。gydF4y2Ba

图9gydF4y2Ba
www.雷竞技rebatfrontiersin.orggydF4y2Ba

图9gydF4y2Ba。不同的电压模型与实验结果的比较。gydF4y2Ba

图10gydF4y2Ba显示了不同方法下的电压稳定裕度的评估结果。海底电缆的电容参数将影响PCC电压,并忽略了电缆电容参数会导致较低的评估结果。所示gydF4y2Ba图10gydF4y2Ba力量的极限gydF4y2Ba方法BgydF4y2Ba评价是0.71 pu、偏差为0.18 pu与实验结果相比。本文提出的方法是0.897 pu、接近实验结果,验证了该方法的有效性。gydF4y2Ba

图10gydF4y2Ba
www.雷竞技rebatfrontiersin.orggydF4y2Ba

图10gydF4y2Ba。比较不同的稳定裕度评估模型和实验结果。gydF4y2Ba

的内部电压分布OWF所示gydF4y2Ba图11gydF4y2Ba。电网阻抗设置为0.11 h, WT半载荷时,gydF4y2BalgydF4y2Bai jgydF4y2Ba代表了gydF4y2Baj -gydF4y2Bath WT在gydF4y2Ba我gydF4y2Bath馈线。上述理论分析结果是一致的,如馈线的长度增加(馈线所示的距离gydF4y2Ba图A1gydF4y2Ba),电压幅值不断增加,在相同的支线,坐在后排的出世的电压高于前排由于电缆参数的影响。可以看出,PCC是最低的节点电压在整个风电场,PCC是弱者的OWF点的电压。gydF4y2Ba

图11gydF4y2Ba
www.雷竞技rebatfrontiersin.orggydF4y2Ba

图11gydF4y2Ba。比较不同的稳定裕度评估模型和实验结果。gydF4y2Ba

5.2.2验证参数对电压稳定的影响gydF4y2Ba

情况下gydF4y2Ba。不同的电网阻抗。gydF4y2Ba

电缆参数设置所示gydF4y2Ba表2gydF4y2Ba。的gydF4y2Ba我gydF4y2Ba问gydF4y2Ba= 0,最初的风速是3 m / s,从1.5年代开始,上升到10.5 m / s的速度2 m / s。gydF4y2Ba图12gydF4y2Ba设置时显示了实验结果gydF4y2BalgydF4y2BaggydF4y2Ba= 0.11 h,gydF4y2BaRgydF4y2BaggydF4y2Ba= 0.01Ω(电网阻抗)。随着输出功率的增加,电压振幅PCC减少从1.065到0.898(聚氨酯pu。在输出功率的增加,dgydF4y2BaPgydF4y2Baw,出gydF4y2Ba/ dgydF4y2Ba我gydF4y2BadgydF4y2Ba> 0研发gydF4y2BaUgydF4y2Ba直流gydF4y2Ba/ dgydF4y2BatgydF4y2Ba= 0,VSM减少从0.915到0.6687,但它总是在静态电压稳定地区的运营系统(O-A-B区域所示gydF4y2Ba图6gydF4y2Ba),电压不稳定不发生。gydF4y2Ba

图12gydF4y2Ba
www.雷竞技rebatfrontiersin.orggydF4y2Ba

图12gydF4y2Ba。比较不同电网阻抗下的特点,gydF4y2Ba(一)gydF4y2BalgydF4y2BaggydF4y2Ba= 0.11 h,gydF4y2BaRgydF4y2BaggydF4y2Ba= 0.01Ω,gydF4y2Ba(B)gydF4y2BalgydF4y2BaggydF4y2Ba= 0.2 h,gydF4y2BaRgydF4y2BaggydF4y2Ba= 0.01Ω,gydF4y2Ba(C)gydF4y2BalgydF4y2BaggydF4y2Ba= 0.2 h,gydF4y2BaRgydF4y2BaggydF4y2Ba= 10Ω。gydF4y2Ba

图12 bgydF4y2Ba显示实验结果当电网阻抗将gydF4y2BalgydF4y2BaggydF4y2Ba= 0.2 h,gydF4y2BaRgydF4y2BaggydF4y2Ba= 0.01Ω。随着输出功率的增加,电压振幅降低不断从最初的1.12 pu和系统逐渐沿着O-A-B移动轨迹。当它到达B点(dgydF4y2BaPgydF4y2Baw,出gydF4y2Ba/ dgydF4y2Ba我gydF4y2BadgydF4y2Ba= 0),到达临界功率(0.897 pu)。当注入力量继续增加时,转移到RegionII。在这个时候,dgydF4y2BaPgydF4y2Baw,出gydF4y2Ba/ dgydF4y2Ba我gydF4y2BadgydF4y2Ba< 0研发gydF4y2BaUgydF4y2Ba直流gydF4y2Ba/ dgydF4y2BatgydF4y2Ba> 0,电压不稳定,VSM =−0.1,和不平衡的力量在直流方面往往会增加后的直流电压不稳定。gydF4y2Ba

图12 cgydF4y2Ba显示实验结果当电网阻抗将gydF4y2BalgydF4y2BaggydF4y2Ba= 0.11 h,gydF4y2BaRgydF4y2BaggydF4y2Ba= 10Ω。随着输出功率的增加,系统电压不稳定时,临界功率是0.92 pu,表明网格阻力会增加VSM。gydF4y2Ba

案例BgydF4y2Ba。不同的海底电缆参数。gydF4y2Ba

电网阻抗设置是一样的gydF4y2Ba图12 bgydF4y2Ba。gydF4y2Ba图13gydF4y2Ba显示实验结果当电缆电容参数设置gydF4y2BaCgydF4y2BalgydF4y2Ba= 0.204 7 f /公里,小于10倍gydF4y2Ba图12 bgydF4y2Ba。在初始时刻,电压幅值是1.04 pu(聚氨酯在低于1.12gydF4y2Ba图12 bgydF4y2Ba),输出功率不断增加,电压的电压往往是不稳定的,振幅降低的速度比gydF4y2Ba图12 bgydF4y2Ba临界功率是0.814 pu,也就是说,电缆参数提高电压,当电缆能力降低,临界功率下降(0.897 pu)。gydF4y2Ba

图13gydF4y2Ba
www.雷竞技rebatfrontiersin.orggydF4y2Ba

图13gydF4y2Ba。比较不同电网阻抗下的特点。gydF4y2Ba(一)gydF4y2BaRgydF4y2BalgydF4y2Ba= 0.0108Ω/公里,gydF4y2BalgydF4y2BalgydF4y2Ba= 0.382 e-3h /公里,gydF4y2BaCgydF4y2BalgydF4y2Ba7 f / = 0.204公里,gydF4y2Ba(B)gydF4y2BaRgydF4y2BalgydF4y2Ba= 0.0108Ω/公里,gydF4y2BalgydF4y2BalgydF4y2Ba= 0.382 e-2h /公里,gydF4y2BaCgydF4y2BalgydF4y2Ba6 f / = 0.204公里。gydF4y2Ba

图13 bgydF4y2Ba显示实验结果当电缆电感参数设置gydF4y2BalgydF4y2BalgydF4y2Ba= 0.382 e-2h /公里,相比之下gydF4y2Ba图12 bgydF4y2Ba增加了10倍,电感参数,和其他参数设置是一样的。最初,电压幅值是1.15 pu,高于gydF4y2Ba图12 bgydF4y2Ba,但随着输出功率的增加,电压振幅降低,下降速度快于gydF4y2Ba图12 bgydF4y2Ba。当达到临界功率0.756 pu,电压变得不稳定,即增加使电缆的电感参数gydF4y2BaUgydF4y2BapccgydF4y2Ba在低风速超过上限更严重,同时减少了VSM在高风速。gydF4y2Ba

电缆电阻参数网格电阻有同样的效果,及影响趋势是一样的gydF4y2Ba图12 cgydF4y2Ba,所以它不是相比。gydF4y2Ba

案例CgydF4y2Ba。不同的输出无功功率。gydF4y2Ba

电缆参数和电网阻抗参数设置是一样的gydF4y2Ba图12gydF4y2Ba。gydF4y2Ba图14gydF4y2Ba展示了实验结果gydF4y2Ba我gydF4y2Ba问gydF4y2Ba=−0.2 pu。在初始时刻,PCC电压振幅为1.13 pu。随着输出功率的增加,电压幅值降低到1.02 pu,高于gydF4y2Ba图12gydF4y2Ba。力量崛起的过程中,能减少从最初的0.962到0.782,也就是说,它总是O-A-B地区运作,系统的静态电压稳定。gydF4y2Ba

图14gydF4y2Ba
www.雷竞技rebatfrontiersin.orggydF4y2Ba

图14gydF4y2Ba。比较不同的输出无功功率下的特点。gydF4y2Ba(一)gydF4y2Ba我gydF4y2Ba问gydF4y2Ba= 0.2聚氨酯,gydF4y2Ba(B)gydF4y2Ba我gydF4y2Ba问gydF4y2Ba=−0.2聚氨酯。gydF4y2Ba

图14gydF4y2Ba展示了实验结果gydF4y2Ba我gydF4y2Ba问gydF4y2Ba= 0.2 pu设置。在初始条件下,PCC电压幅值是1聚氨酯和VSM是0.85,均低于gydF4y2Ba图12gydF4y2Ba。随着输出功率的增加,电压振幅降低,电压降速度更快的比gydF4y2Ba图12gydF4y2Ba,直到VSM =−0.1电压不稳定。gydF4y2Ba

6结论gydF4y2Ba

OWF建模和电压稳定评价方法,将海底电缆电容参数和直流变换器的动态特性提出了考虑。它能充分反映的转移过程的OWF的电压不稳定,电压稳定地区,提高评估的准确性。下面的结论是通过理论分析和实验验证。gydF4y2Ba

1)为代表的电压不稳定造成的直流充电特性不平衡输入和输出功率的直流变换器。OWF直接相当于PQ节点,不能直接反映的OWF的电压动态过程。gydF4y2Ba

2)海底电缆的电容参数提出了系统终端电压,可以提高扫描仪,但它会增加电压的风险超过了限制在低风速。电缆的电容参数增加10倍gydF4y2BaCgydF4y2BalgydF4y2Ba= 0.204 7 f /公里,电压上升0.08 pu和功率极限增加0.083 pu。gydF4y2Ba

3)基于d的标准方法gydF4y2BaPgydF4y2Baw,出gydF4y2Ba/ dgydF4y2Ba我gydF4y2BadgydF4y2Ba研发gydF4y2BaUgydF4y2Ba直流gydF4y2Ba/ dgydF4y2BatgydF4y2Ba可以准确地确定系统的静态电压稳定区域,和d之间的相对距离gydF4y2BaPgydF4y2Baw,出gydF4y2Ba/ dgydF4y2Ba我gydF4y2BadgydF4y2Ba和0可以定量评估系统的静态电压稳定水平。gydF4y2Ba

在未来的工作中,我们将集中在无功电压协调控制策略改善owf的静态电压稳定,并建立一个小微型智能电网"与风能转换器系统,进一步验证了该方法的有效性。gydF4y2Ba

数据可用性声明gydF4y2Ba

最初的贡献提出了研究中都包含在本文/辅料,可以针对相应的作者进一步询问。gydF4y2Ba

作者的贡献gydF4y2Ba

HT, HL实质性贡献的概念和设计HT, HL重大贡献HT收购数据,RL重大贡献HT分析和解释数据,ZZ起草文章HT, RY批判性HT修改文章重要的知识内容,,XZ最终批准出版的版本。gydF4y2Ba

资金gydF4y2Ba

这项工作是支持的国家级高新技术船舶研究项目,(没有。mc - 202025 - s02),国家自然科学Foundationof中国国家电网公司智能电网联合基金在格兰特(没有。U1966213)。gydF4y2Ba

的利益冲突gydF4y2Ba

作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。gydF4y2Ba

出版商的注意gydF4y2Ba

本文表达的所有索赔仅代表作者,不一定代表的附属组织,或出版商、编辑和审稿人。任何产品,可以评估在这篇文章中,或声称,可能是由其制造商,不保证或认可的出版商。gydF4y2Ba

引用gydF4y2Ba

德斯,M。,Sun, J. (2014). Adaptive control of grid-connected inverters based on online grid impedance measurements.IEEE反式。维持。能源gydF4y2Ba5 (2),516 - 523。doi: 10.1109 / TSTE.2013.2295201gydF4y2Ba

CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

陈,K。,H一个n, J. (2020). “Influence of wind power grid connection on static voltage stability,” in2020年第七届国际论坛电气工程和自动化gydF4y2Ba,gydF4y2Ba合肥,中国gydF4y2Ba,gydF4y2Ba2020年9月25日- 27日gydF4y2Ba(gydF4y2BaIEEEgydF4y2Ba),371 - 374。gydF4y2Ba

CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

杜,X。,Zhou, L., Guo, K., Yang, M., and Shao, N. (2015).静态电压稳定分析的大规模光伏电站gydF4y2Ba。中国:gydF4y2Ba电力系统技术gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

谷歌学术搜索gydF4y2Ba

艾略特,D。,Bell, K. R. W., Finney, S. J., Adapa, R., Brozio, C., Yu, J., et al. (2016). A comparison of AC and HVDC options for the connection of offshore wind generation in great britain.IEEE反式。Deliv力量。gydF4y2Ba31 (2),798 - 809。doi: 10.1109 / TPWRD.2015.2453233gydF4y2Ba

CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

关,L。,Y一个o, J., Liu, R., Sun, P., and Gou, S. (2021). Small-signal stability analysis and enhanced control strategy for VSC system during weak-grid asymmetric faults.IEEE反式。维持。能源gydF4y2Ba12 (4),2074 - 2085。doi: 10.1109 / TSTE.2021.3079305gydF4y2Ba

CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

郭,Y。,Gao, H., Wu, Q., Zhao, H., Østergaard, J., and Shahidehpour, M. (2018). Enhanced voltage control of VSC-HVDC-Connected offshore wind farms based on model predictive control.IEEE反式。维持。能源gydF4y2Ba9 (1),474 - 487。doi: 10.1109 / TSTE.2017.2743005gydF4y2Ba

CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

Gustavsen B。,米o, O. (2017). Variable transmission voltage for loss minimization in long offshore wind farm AC export cables.IEEE反式。Deliv力量。gydF4y2Ba32 (3),1422 - 1431。doi: 10.1109 / TPWRD.2016.2581879gydF4y2Ba

CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

侯,X。,Sun, Y., Han, H., Liu, Z., Yuan, W., and Su, M. (2019). A fully decentralized control of grid-connected cascaded inverters.IEEE反式。维持。能源gydF4y2Ba10 (1),315 - 317。doi: 10.1109 / TPWRD.2018.2816813gydF4y2Ba

CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

胡,X。,l我一个ng, J., Rogers, D. J., and Li, Y. (2013). Power flow and power reduction control using variable frequency of offshore AC grids.IEEE反式。电力系统。gydF4y2Ba28 (4),3897 - 3905。doi: 10.1109 / TPWRS.2013.2257884gydF4y2Ba

CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

黄,Y。,Wang, D. (2018). Effect of control-loops interactions on power stability limits of VSC integrated to AC system.IEEE反式。Deliv力量。gydF4y2Ba33 (1),301 - 310。doi: 10.1109 / TPWRD.2017.2740440gydF4y2Ba

CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

Kang Y。,l我n, X., Pan, C., and Liu, W. (2021). Analysis of power transmission characteristics of renewable energy grid-connected converter considering SVC and SVG compensation under weak grid condition.Proc。下巴。Soc。电工实习。Eng。gydF4y2Ba41 (6),2115 - 2124。doi: 10.13334 / j.0258 pcsee.200514——8013.gydF4y2Ba

CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

Kang Y。,l我n, X., Zheng, Y., Quan, X., Hu, J., and Yuan, X. (2020). The static stable-limit and static stable-working zone for single-machine infinite-bus system of renewable-energy grid-connected converter.Proc。下巴。Soc。电工实习。Eng。gydF4y2Ba40 (14),4506 - 4515。doi: 10.13334 / j.0258 pcsee.190906——8013.gydF4y2Ba

CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

李米。,Zhang, X., Yang, Y., and Cao, P. (2018).国际电力电子学会议(IPEC-Niigata 2018《亚洲)gydF4y2Ba,2973 - 2979。(年)电网阻抗适应双模控制策略在弱电网gydF4y2Ba

CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

Musial, W。,Spitsen, P., Duffy, P., Beiter, P., Marquis, M., Hammond, R., et al. (2022).海上风电市场报告:2022年版gydF4y2Ba。黄金有限公司(美国):gydF4y2Ba国家可再生能源实验室gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

谷歌学术搜索gydF4y2Ba

气,B。,H一个年代一个n, K. N., and Milanović, J. V. (2019). Identification of critical parameters affecting voltage and angular stability considering load-renewable generation correlations.IEEE反式。电力系统。gydF4y2Ba34 (4),2859 - 2869。doi: 10.1109 / TPWRS.2019.2891840gydF4y2Ba

CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

王,L。,Kuan, B. L., Yu, C. H., Wu, H. Y., Zeng, S. Y., Prokhorov, A. V., et al. (2019). Effects of submarine-cable types on performance of a future-scheduled offshore wind farm connected to taiwan power system.IEEE印第安纳。:。Soc。gydF4y2Ba56岁,1171 - 1179。doi: 10.1109 / TIA.2020.2966159gydF4y2Ba

CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

吴,D。,l我,G., Javadi, M., Malyscheff, A. M., Hong, M., and Jiang, J. N. (2018). Assessing impact of renewable energy integration on system strength using site-dependent short circuit ratio.IEEE反式。维持。能源gydF4y2Ba9 (3),1072 - 1080。doi: 10.1109 / TSTE.2017.2764871gydF4y2Ba

CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

鑫,H。,Dong, W., Yuan, X., Gan, D., Wang, K., and Xie, H. (2016). Generalized short circuit ratio for multi power electronic based devices infeed to power systems.Proc。下巴。Soc。电工实习。Eng。gydF4y2Ba36 (22),6013 - 6027。doi: 10.13334 / j.0258 pcsee.161682——8013.gydF4y2Ba

CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

徐,Y。,米我li, L., Korkali, M., Karra, K., Zheng, Z., and Chen, X. (2020). A data-driven nonparametric approach for probabilistic load-margin assessment considering wind power penetration.IEEE反式。电力系统。gydF4y2Ba35 (6),4756 - 4768。doi: 10.1109 / TPWRS.2020.2987900gydF4y2Ba

CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

赵,H。吴,Q。,Guo, Q., Sun, H., Huang, S., and Xue, Y. (2016). Coordinated voltage control of a wind farm based on model predictive control.IEEE反式。维持。能源gydF4y2Ba7 (4),1440 - 1451。doi: 10.1109 / TSTE.2016.2555398gydF4y2Ba

CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

朱,D。,Zhou, S., Zou, X., and Kang, Y. (2020). Improved design of PLL controller for LCL-type grid-connected converter in weak grid.IEEE反式。电力电子。gydF4y2Ba35 (5),4715 - 4727。doi: 10.1109 / TPEL.2019.2943634gydF4y2Ba

CrossRef全文gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

附录A:拓扑和馈线H3 FWF的距离。gydF4y2Ba

的推导过程gydF4y2BaUgydF4y2BaPCCgydF4y2Ba如下。实部和虚部两侧gydF4y2Ba(10)gydF4y2Ba是相等的,也就是说,等式的右边虚部等于0。gydF4y2Ba

UgydF4y2Ba ggydF4y2Ba bgydF4y2Ba ⁡gydF4y2Ba 因为gydF4y2Ba ⁡gydF4y2Ba θgydF4y2Ba pccgydF4y2Ba −gydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba ⁡gydF4y2Ba 罪gydF4y2Ba ⁡gydF4y2Ba θgydF4y2Ba pccgydF4y2Ba +gydF4y2Ba cgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 问gydF4y2Ba +gydF4y2Ba dgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba dgydF4y2Ba =gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba (gydF4y2Ba A1gydF4y2Ba )gydF4y2Ba

广场的两边gydF4y2Ba(A1)gydF4y2Ba在同一时间:gydF4y2Ba

bgydF4y2Ba ⁡gydF4y2Ba 因为gydF4y2Ba ⁡gydF4y2Ba θgydF4y2Ba pccgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba +gydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba ⁡gydF4y2Ba 罪gydF4y2Ba ⁡gydF4y2Ba θgydF4y2Ba pccgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba −gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba bgydF4y2Ba ⁡gydF4y2Ba 因为gydF4y2Ba ⁡gydF4y2Ba θgydF4y2Ba pccgydF4y2Ba ⁡gydF4y2Ba 罪gydF4y2Ba ⁡gydF4y2Ba θgydF4y2Ba pccgydF4y2Ba =gydF4y2Ba cgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 问gydF4y2Ba +gydF4y2Ba dgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba dgydF4y2Ba /gydF4y2Ba UgydF4y2Ba ggydF4y2Ba 2gydF4y2Ba (gydF4y2Ba A2gydF4y2Ba )gydF4y2Ba

假设系数的实部gydF4y2BaUgydF4y2BaggydF4y2Ba在gydF4y2BaUgydF4y2BapccgydF4y2Ba是gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba因为gydF4y2BaθgydF4y2BapccgydF4y2Ba+gydF4y2BabgydF4y2Ba罪gydF4y2BaθgydF4y2BapccgydF4y2Ba=gydF4y2Ba米gydF4y2Ba,平方:gydF4y2Ba

一个gydF4y2Ba ⁡gydF4y2Ba 因为gydF4y2Ba ⁡gydF4y2Ba θgydF4y2Ba pccgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba +gydF4y2Ba bgydF4y2Ba ⁡gydF4y2Ba 罪gydF4y2Ba ⁡gydF4y2Ba θgydF4y2Ba pccgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba +gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba bgydF4y2Ba ⁡gydF4y2Ba 因为gydF4y2Ba ⁡gydF4y2Ba θgydF4y2Ba pccgydF4y2Ba ⁡gydF4y2Ba 罪gydF4y2Ba ⁡gydF4y2Ba θgydF4y2Ba pccgydF4y2Ba =gydF4y2Ba 米gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba (gydF4y2Ba A3gydF4y2Ba )gydF4y2Ba

添加gydF4y2Ba(A3)gydF4y2Ba和gydF4y2Ba(A4)gydF4y2Ba获得:gydF4y2Ba

一个gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba +gydF4y2Ba bgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba =gydF4y2Ba cgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 问gydF4y2Ba +gydF4y2Ba dgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba dgydF4y2Ba /gydF4y2Ba UgydF4y2Ba ggydF4y2Ba 2gydF4y2Ba +gydF4y2Ba 米gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba (gydF4y2Ba A4gydF4y2Ba )gydF4y2Ba

此外,该变量gydF4y2Ba米gydF4y2Ba可以表示为:gydF4y2Ba

米gydF4y2Ba =gydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba ⁡gydF4y2Ba 因为gydF4y2Ba ⁡gydF4y2Ba θgydF4y2Ba pccgydF4y2Ba +gydF4y2Ba bgydF4y2Ba ⁡gydF4y2Ba 罪gydF4y2Ba ⁡gydF4y2Ba θgydF4y2Ba pccgydF4y2Ba =gydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba +gydF4y2Ba bgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba −gydF4y2Ba cgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 问gydF4y2Ba +gydF4y2Ba dgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba dgydF4y2Ba /gydF4y2Ba UgydF4y2Ba ggydF4y2Ba 2gydF4y2Ba (gydF4y2Ba A5gydF4y2Ba )gydF4y2Ba

替代变量的表达gydF4y2Ba米gydF4y2Ba(10):gydF4y2Ba

UgydF4y2Ba pccgydF4y2Ba =gydF4y2Ba UgydF4y2Ba ggydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba +gydF4y2Ba bgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba −gydF4y2Ba cgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 问gydF4y2Ba +gydF4y2Ba dgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba dgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba +gydF4y2Ba cgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba dgydF4y2Ba −gydF4y2Ba dgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 问gydF4y2Ba (gydF4y2Ba A6gydF4y2Ba )gydF4y2Ba

拓扑和馈线H3 OWF所示的距离gydF4y2Ba图A1gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

图A1gydF4y2Ba
www.雷竞技rebatfrontiersin.orggydF4y2Ba

图A1gydF4y2Ba。H3 FWF的拓扑和馈线的距离。gydF4y2Ba

关键词:gydF4y2Ba电压稳定、电缆电容、海上风力发电场,稳定性判据,转换器gydF4y2Ba

引用:gydF4y2Ba刘李谭H, H,姚明R, R,周Z和张X(2023)静态电压稳定性分析和评价向量控制海上风电场考虑电缆的电容参数。gydF4y2Ba前面。能源Res。gydF4y2Ba11:1116090。doi: 10.3389 / fenrg.2023.1116090gydF4y2Ba

收到:gydF4y2Ba2022年12月05;gydF4y2Ba接受:gydF4y2Ba2023年1月3日;gydF4y2Ba
发表:gydF4y2Ba2023年1月19日。gydF4y2Ba

编辑:gydF4y2Ba

Joshuva Arockia DhanrajgydF4y2Ba印度,印度大学gydF4y2Ba

审核:gydF4y2Ba

孔雀舞Kalyan LingampallygydF4y2Ba印度,印度大学gydF4y2Ba
Anitha格帕兰gydF4y2BaSaveetha大学印度gydF4y2Ba

版权gydF4y2Ba©2023,李,姚明、刘翔、周、张。这是一个开放分布式根据文章gydF4y2Ba知识共享归属许可(CC)。gydF4y2Ba使用、分发或复制在其他论坛是允许的,提供了原始作者(年代)和著作权人(s)认为,最初发表在这个期刊引用,按照公认的学术实践。没有使用、分发或复制是不符合这些条件的允许。gydF4y2Ba

*通信:gydF4y2Ba回族,gydF4y2Bacqulh@163.comgydF4y2Ba;了么,gydF4y2Bayaoran1234@163.comgydF4y2Ba

下载gydF4y2Ba