專利名稱：基于ngh方法的電力次同步諧振抑制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電氣控制工程中的一種基于NGH方法的電力次同步諧振抑制系 統(tǒng)，屬于電力系統(tǒng)次同步諧振抑制技術領域。
背景技術：
隨著人類社會的發(fā)展，電力系統(tǒng)中出現(xiàn)了越來越多種類的用戶，由于用電設備的 多樣化和非線性負荷的大量增加，電力系統(tǒng)中出現(xiàn)次同步諧振的概率也大大增加。由于國 際上已經發(fā)生多起由次同步諧振引起的發(fā)電機嚴重故障，國內外許多學者都已經從不同的 角度對次同步諧振的抑制進行了研究。近年來，在次同步諧振抑制方面已經取得了一些成 就，其中NGH方法已經在美國得到了工程實用驗證。相較于其他抑制方法，NGH方法的硬件結構簡單，控制也不復雜，能夠在工程應用 中達到較好的效果，并且在系統(tǒng)的正常運行時幾乎沒有附加影響，具有很好的工程實用價 值。但是這種方法對其應用的系統(tǒng)結構有比較高的要求，NGH結構必須同時跨接在電力系 統(tǒng)串聯(lián)補償電容和電網等效電容的兩端，但通常實際情況下只能跨接在串聯(lián)補償電容的兩 端。當不能達到上述要求時，NGH結構就不能達到預期的抑制效果。
實用新型內容本實用新型的目的在于針對背景技術中NGH結構存在的應用要求問題，根據(jù)電 力系統(tǒng)的特點，并結合NGH結構特性和大功率逆變器的成熟應用，對NGH方法進行改進，提 出一種基于NGH方法的電力次同步諧振抑制系統(tǒng)。本實用新型的基于NGH方法的電力次同步諧振抑制系統(tǒng)，包括由發(fā)電機、變壓器、 電感、電阻、串聯(lián)補償電容、電網等效電容依次串接后連入電網構成的電力系統(tǒng)，還包括由 串聯(lián)電容、逆變器模塊和逆變器控制單元組成的次同步諧振抑制結構，所述逆變器模塊的 一個輸出端串接串聯(lián)電容后連接于電力系統(tǒng)中串聯(lián)補償電容的輸入端，逆變器模塊的另一 個輸出端連接于電力系統(tǒng)中串聯(lián)補償電容的輸出端，逆變器控制單元與逆變器模塊連接以 對其進行控制調節(jié)。上述逆變器模塊由兩個反向并聯(lián)的IGBT逆變器構成；上述串聯(lián)電容容值為電力 系統(tǒng)中串聯(lián)補償電容容值的兩倍。本實用新型的技術效果如下1、能夠更好地對電力系統(tǒng)次同步諧振進行抑制；2、設備控制方便，通過控制逆變器就可以控制本實用新型是否對電力系統(tǒng)作用， 控制更加安全；3、在電力系統(tǒng)串聯(lián)補償電容占總電容(串聯(lián)補償電容和電網等效電容之和)比例 較小時依然能有較好的抑制效果，更加適用于工程實現(xiàn)；4、設備結構簡單，易于實現(xiàn)維護。
圖1為本實用新型整體實驗系統(tǒng)結構框圖。圖2為圖1所示系統(tǒng)正常運行時的效果圖。圖3為圖1所示系統(tǒng)次同步諧振時的效果圖。圖4為圖1所示系統(tǒng)次同步諧振時，使用NGH方法同時控制串聯(lián)補償電容和電網等效電容時的效果圖。圖5為圖1所示系統(tǒng)次同步諧振時，使用NGH方法只控制串聯(lián)補償電容時的效果 圖。圖6為圖1所示系統(tǒng)次同步諧振時，應用本實用新型只控制串聯(lián)補償電容時的效 果圖。圖2 圖6中(a)均為發(fā)電機出口電壓；(b)均為串聯(lián)補償電容電壓；(c)均為電 氣轉矩阻尼；(d)均為發(fā)電機大軸轉矩；(e)均為發(fā)電機勵磁轉矩。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型整體系統(tǒng)結構包括電力系統(tǒng)和次同步諧振抑制結構。發(fā) 電機、變壓器、電感、電阻、串聯(lián)補償電容C1、電網等效電容C2依次串接后連入電網構成電力 系統(tǒng)；串聯(lián)電容^.。、逆變器模塊和逆變器控制單元組成次同步諧振抑制結構，所述逆變器 模塊采用兩個反向并聯(lián)的IGBT逆變器組成，逆變器模塊的一個輸出端串接串聯(lián)電容Cnhk 后連接于電力系統(tǒng)中串聯(lián)補償電容C1的輸入端，逆變器模塊的另一個輸出端連接于電力系 統(tǒng)中串聯(lián)補償電容C1的輸出端(次同步諧振抑制結構跨接在串聯(lián)補償電容C1兩端)，逆變 器控制單元用以對逆變器模塊進行控制調節(jié)。從效果考慮，串聯(lián)電容Cnhk容值應適當大一 些，但從成本考慮，這里串聯(lián)電容CNaK容值取電力系統(tǒng)中串聯(lián)補償電容C1容值的兩倍。在電力系統(tǒng)正常運行時，次同步諧振抑制結構不對系統(tǒng)產生作用，對電力系統(tǒng)沒 有影響；當電力系統(tǒng)發(fā)生次同步諧振故障時，逆變器控制單元會檢測到串聯(lián)補償電容。的 電壓超出規(guī)定電壓范圍，從而控制逆變器模塊作用，使系統(tǒng)中串聯(lián)補償電容C1進行充放電， 從而使諧振能量自行衰減，抑制諧振，直至系統(tǒng)恢復到正常狀態(tài)。實驗驗證為驗證本實用新型的可行性，搭建了一個如圖1所示結構的基于IEEE次同步諧振 基準模型的系統(tǒng)。系統(tǒng)中串聯(lián)補償電容(^與電網等效電容(2容值相等，均取43.954PF; 串聯(lián)電容CNaK容值取87. 908 μ F。圖2所示為實驗系統(tǒng)正常運行時的效果圖。圖3所示為實驗系統(tǒng)次同步諧振時的效果圖。圖3(a)與圖2(a)相比，幅值上有 大幅的諧振；圖3(b)與圖2(b)相比，諧振幅值達到圖2(b)幅值的10到20倍；圖3(c)與 圖2 (c)相比，阻尼值已經由負值變?yōu)榱苏?；圖3 (d)與圖2 (d)相比振幅增加了 2000倍左 右；圖3(e)與圖2(e)相比出現(xiàn)了 2400倍以上的振幅。圖4所示為實驗系統(tǒng)次同步諧振時，使用NGH方法同時控制串聯(lián)補償電容和電網 等效電容時的效果圖。04(a)與圖2(a)相比，幅值穩(wěn)定在恒定值0. 6 ；圖4(b)與圖2(b) 相比，諧振幅值穩(wěn)定在固定數(shù)值之內；圖4(c)與圖2(c)相比，阻尼值絕對值變小，但依然為 負值；圖4(d)與圖2(d)相比幅值維持在0. 7以下；圖4(e)與圖2(e)相比振幅維持在固定數(shù)值之內?？梢?，NGH方法對次同步諧振有較好的抑制效果，但是NGH方法要求能夠同時控制串聯(lián)補償電容和電網等效電容，而電網等效電容通常無法控制。圖5所示為實驗系統(tǒng)次同步諧振時，使用NGH方法只控制串聯(lián)補償電容時的效果 圖。圖5(a)與圖2(a)相比，幅值上有大幅的諧振，并且幅值仍有變大的趨勢；圖5(b)與圖 2(b)相比明顯有諧振分量的存在，包絡線不平滑；圖5(c)與圖2(c)相比，阻尼值在不斷振 蕩；圖5(d)與圖2(d)相比，幅值增加到了 200以上，并還有增加趨勢；圖5(e)與圖2(e)相 比出現(xiàn)了 2400倍以上的振幅。由此可見，NGH方法具有局限性，僅能在同時控制串聯(lián)補償 電容和電網等效電容時適用，否則諧振抑制效果會大大降低。圖6所示為實驗系統(tǒng)次同步諧振時，應用本實用新型只控制串聯(lián)補償電容時的效 果圖。圖6(a)與圖2(a)相比，幅值穩(wěn)定在恒定值0. 6 ；圖6 (b)與圖2(b)相比，諧振幅值 穩(wěn)定在固定數(shù)值之內；圖6(c)與圖2(c)相比，阻尼值絕對值變小，但依然為負值；圖6(d) 與圖2(d)相比，幅值維持在固定值以內；圖6(e)與圖2(e)相比振幅維持在固定數(shù)值之內。 可見，本實用新型有較好的次同步諧振抑制效果。圖6(a)與圖5(a)相比，幅值穩(wěn)定在恒定值，沒有大幅振蕩和幅值上升的趨勢；圖 6(b)與圖5(b)相比，諧振幅值穩(wěn)定在固定數(shù)值之內；圖6(c)與圖5(c)相比，阻尼值維持 在負值；圖6(d)與圖5(d)相比，幅值維持在固定值以內；圖6(e)與圖5(e)相比振幅維持 在固定數(shù)值之內。這表明本實用新型比NGH方法具有更好的次同步諧振抑制效果及更加寬 松的應用范圍，對于電網等效電容不可控的電力系統(tǒng)的次同步諧振抑制效果良好，優(yōu)于已 經工程實現(xiàn)的NGH方法。
權利要求一種基于NGH方法的電力次同步諧振抑制系統(tǒng)，包括由發(fā)電機、變壓器、電感、電阻、串聯(lián)補償電容(C1)、電網等效電容(C2)依次串接后連入電網構成的電力系統(tǒng)，其特征在于還包括由串聯(lián)電容(CNGH-C)、逆變器模塊和逆變器控制單元組成的次同步諧振抑制結構，所述逆變器模塊的一個輸出端串接串聯(lián)電容(CNGH-C)后連接于電力系統(tǒng)中串聯(lián)補償電容(C1)的輸入端，逆變器模塊的另一個輸出端連接于電力系統(tǒng)中串聯(lián)補償電容(C1)的輸出端，逆變器控制單元與逆變器模塊連接以對其進行控制調節(jié)。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于NGH方法的電力次同步諧振抑制系統(tǒng)，其特征在于所 述逆變器模塊由兩個反向并聯(lián)的IGBT逆變器構成。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于NGH方法的電力次同步諧振抑制系統(tǒng)，其特征在于所 述串聯(lián)電容(Cnhk)容值為電力系統(tǒng)中串聯(lián)補償電容(C1)容值的兩倍。
專利摘要本實用新型公開了一種基于NGH方法的電力次同步諧振抑制系統(tǒng)，屬于電力系統(tǒng)次同步諧振抑制領域。該系統(tǒng)包括由發(fā)電機、變壓器、電感、電阻、串聯(lián)補償電容(C1)、電網等效電容(C2)依次串接后連入電網構成的電力系統(tǒng)，還包括跨接在上述串聯(lián)補償電容(C1)兩端的由串聯(lián)電容(CNGH-C)、逆變器模塊和逆變器控制單元組成的次同步諧振抑制結構，其中逆變器模塊由兩個反向并聯(lián)的IGBT逆變器組成。本實用新型系統(tǒng)結構簡單，控制安全方便，在電力系統(tǒng)串聯(lián)補償電容占總電容比例較小時仍能發(fā)揮良好的抑制效果，更適用于工程實現(xiàn)。
文檔編號H02J3/01GK201601493SQ20102011757
公開日2010年10月6日 申請日期2010年2月24日 優(yōu)先權日2010年2月24日
發(fā)明者張志新, 張惠峰, 濮嵐, 王剛, 郭曉寧, 陳遠俊, 馬宏忠 申請人:河海大學