式中:

UT—并網(wǎng)點電壓標么值

IN—電流額定值

B．風電場要求

參考標準

GB/T 19963-2011風電場接入電力系統(tǒng)技術規(guī)定
動態(tài)無功支撐能力：

a) 當風電場并網(wǎng)點電壓處于標稱電壓的20％～90％區(qū)間內(nèi)時，風電場應能夠通過注入無功電；

b) 流支撐電壓恢復；自并網(wǎng)點電壓跌落出現(xiàn)的時刻起，動態(tài)無功電流控制的響應時間不大于75ms，持續(xù)時間應不少于550ms。

c) 風電場注入電力系統(tǒng)的動態(tài)無功電流IT≥1.5×（0.9-UT）IN，（0.2≤UT≤0.9）

低電壓穿越檢測

我司采用直接電壓前饋控制策略，實時檢測電網(wǎng)變化，并迅速跟蹤，保證高低電壓故障時的快速響應，抑制SVG過流；采用零序電壓注入方式，實現(xiàn)電流在三相間的再分配，解決在電壓不平衡時SVG的過壓、過流問題；針對跌落深度較大場合，采用角接TSVG分相控制策略，應對不平衡度較大時帶來的SVG過壓、過流問題。自如應對電網(wǎng)電壓任意跌落深度，迅速提供100%無功電流支撐。

低電壓穿越時的控制策略

電網(wǎng)不平衡跌落時，電網(wǎng)的負序電壓會在SVG輸出側產(chǎn)生負序電流，嚴重時導致SVG過流關機，為了維持SVG的正常工作，需要增加負序電流控制環(huán)，負序電流給定為0，使SVG發(fā)出平衡的電流。
TSVG憑借準確快速的低壓穿越檢測以及穩(wěn)定的穿越控制，在電網(wǎng)發(fā)生跌落式，滿功率支撐電網(wǎng)電壓，提高電網(wǎng)可靠性。

一、 優(yōu)異的三項不平衡補償能力

電網(wǎng)公共連接點35kV母線的電壓不平衡度≤1.3%，滿足中華人民共和國國家標準《GB/T 15543 2008 電能質量 三相電壓允許不平衡度》的要求。

針對由三相負載不平衡引起的公共連接點三相電壓不平衡情況，特變電工TSVG采用正負序雙環(huán)電壓補償策略，正序控制環(huán)節(jié)控制公共連接點電壓和直流側電壓為給定值，負序電壓控制環(huán)節(jié)改善公共連接點電壓不平衡度，改善公共連接點電能質量。

電網(wǎng)電壓負序分量檢測是不平衡控制策略的重要環(huán)節(jié)，TSVG采用二次諧波濾除法來檢測電網(wǎng)電壓中的負序分量，實現(xiàn)了正、負分量的獨立控制。

針對電網(wǎng)電壓不平衡，TSVG采用DDSRF-SPLL鎖相算法。可準確檢測正序電壓相位以及電網(wǎng)中正、負序分量的幅值。

特變電工TSVG補償電網(wǎng)不平衡的方式如下：

? 針對由三相負載不平衡引起的公共連接點三相電壓不平衡情況，TSVG采用正負序雙環(huán)電壓補償策略，正序控制環(huán)節(jié)控制公共連接點電壓和直流側電壓為給定值，負序電壓控制環(huán)節(jié)改善公共連接點電壓不平衡度，改善公共連接點電能質量；

電網(wǎng)電壓負序分量檢測是不平衡控制策略的重要環(huán)節(jié)，TSVG采用二次諧

二、 精確的諧波補償及諧振抑制能力

諧波補償：TSVG不僅能根據(jù)需要提供基波無功電流，實現(xiàn)無功補償，改善電網(wǎng)功率因數(shù)。還可以主動消除電力諧波，從而實現(xiàn)對電力諧波的動態(tài)快速徹底治理。我司采用全數(shù)字化控制，實時精確補償系統(tǒng)中的諧波和無功電流；可實現(xiàn)同時補償諧波與無功；可同時濾除2~25次諧波，也可濾除指定次諧波；動態(tài)響應時間小于30ms;


如下圖所示，SVG設備通過外部電流互感器，實時檢測負載或電網(wǎng)電流，通過內(nèi)部FPGA計算，提取出負載電流的諧波成分，經(jīng)過諧波補償算法控制和PWM調(diào)制，產(chǎn)生一個和負載諧波電流大小相等，方向相反的諧波電流注入到電網(wǎng)中，達到濾波目的。除濾除諧波外，有源濾波器可以對負載的無功進行補償，最終使電網(wǎng)測諧波及功率因數(shù)滿足要求。

特變電工無功補償裝置，通過外部CT測量負載電流或電網(wǎng)電流送到信號板進行處理，采用高性能FPGA的諧波檢測算法，快速、準確完成負荷諧波電流的計算。通過對旋轉坐標系下的基波電流和諧波電流獨立控制，形成諧波電流補償?shù)拈]環(huán)控制回路，并產(chǎn)生PWM驅動信號到功率器件實現(xiàn)調(diào)制，可對指定次諧波進行有針對性的補償，將所需的補償電流輸出到電網(wǎng)，完成諧波濾除的功能，實現(xiàn)了25次及以下諧波補償能力。

通過投運特變電工靜止無功發(fā)生器，利用其諧波補償技術，有效改善了大型荒漠光伏電站的電能質量，提高了光伏電站和輸電網(wǎng)絡的系統(tǒng)穩(wěn)定性.

諧振抑制：光伏電站背景諧波電壓與輸電線路參數(shù)匹配時會產(chǎn)生串聯(lián)諧振造成嚴重的諧波電壓放大；當光伏電站諧波電流與電網(wǎng)輸電線路參數(shù)匹配時，會產(chǎn)生并聯(lián)諧振，造成諧波電流放大。

光伏電站配網(wǎng)基波域數(shù)學模型為對稱二端口網(wǎng)絡，該模型為諧振模型的研究基礎。


200-300km的輸電線路易于對3次諧波電壓產(chǎn)生諧振，諧振點處約有5倍的放大。100-200km輸電線易于對5、7次產(chǎn)生諧振，在諧振點處有接近10倍的放大，對其它次數(shù)的諧波電壓無放大。100km內(nèi)的輸電線路對11、13以及更高次的諧波電壓可能產(chǎn)生諧振，放大系數(shù)可能超過20。由于背景諧波電壓多為3、5、7次等低次，需要關注100km以上輸電線路的影響，諧振將導致輸電線路諧波電壓過高，甚至影響光伏電站的運行。

由于光伏電站輸出諧波電流的特殊性，5、7、19、23等次諧波電流均為光伏電站輸出電流中含量較多的次數(shù)，需要關注100km以內(nèi)輸電線路的影響。

SVG作為一個并聯(lián)的無功補償以及諧波補償裝置，檢測負載端電流作為參考指令，可以有效的補償非線性負載諧波的電流，由于諧振的影響，PCC點上就會出現(xiàn)一個很大的諧振次頻率的電壓，從而使得線路電流更加惡化。由于諧振產(chǎn)生的那部分電流是這種檢測方式下無法消除的，因此在有諧振的時候，經(jīng)過SVG補償后，PCC 點電壓和線路電流在諧振頻率處不能滿足電能質量IEEE-519 標準。

為了減小諧振帶來的影響，需要阻尼諧振，可以直接并聯(lián)上一個線性負載（電阻），那么諧振時的等效電阻就可以根據(jù)并聯(lián)的電阻大小來控制，這種方法可以有效的減小了PCC點上諧振頻率次的電壓，但是這個電阻會消耗大量有功功率，在實際應用中不可取。

TSVG采用的控制策略同時檢測負載電流和公共接入點(PCC)電壓中的諧波分量，用電網(wǎng)測的諧波電壓來控制指令電流。那么，就相當于在電網(wǎng)側并聯(lián)了一個可調(diào)電阻。此電阻對基波電流表現(xiàn)為阻抗無窮大，對檢測的諧波電流表現(xiàn)為一定的電阻，改變電壓檢測通道的檢測系數(shù)就相當于改變電阻的阻值。其等效電路如下圖所示。

TSVG的諧振抑制功能，有效改善了大型荒漠光伏電站的電能質量，提高了光伏電站和輸電網(wǎng)絡的系統(tǒng)穩(wěn)定性。

三、 強大的頻率超限運行能力

微網(wǎng)系統(tǒng)或弱電網(wǎng)系統(tǒng)在一般情況下頻率波動范圍±2.5Hz，最大頻率波動范圍達到±5Hz，常規(guī)SVG無法正常投運，TSVG基于改進的鎖相技術，支持最大頻率波動范圍±10Hz，可以完全滿足微電網(wǎng)及弱電網(wǎng)系統(tǒng)的應用。

鎖相環(huán)實質上是一個反饋控制系統(tǒng)，與普通的反饋控制系統(tǒng)不同之處在于其輸入信號為相位信號。

如下圖所示，當電網(wǎng)電壓幅值，即電壓合成矢量 的幅值不變時， 的q軸分量ugq反映了d軸與電網(wǎng)電壓 的相位關系。ugq>0時，d軸滯后 ，應增大同步信號頻率；ugq <0時，d軸超前 ，應減小同步信號頻率；ugq=0時，d軸與 同相。因此，可通過控制使ugq= 0來實現(xiàn)兩者之間的同相。

下圖為三相軟件鎖相環(huán)的基本結構框圖，圖中虛線框內(nèi)的坐標變換為鑒相器，Cpll為環(huán)路濾波器，積分環(huán)節(jié)1/s為壓控振蕩器，ωgrid為壓控振蕩器的固有頻率，其值為100π(電網(wǎng)額定頻率)。

設平衡三相電壓為： 經(jīng)過坐標變換后,可得：


當d 軸與 完全同相時，ugq=0。由上公式可得三相SPLL的數(shù)學模型，如下圖a)所示。

當 很小時(一般認為小于π/6),有：

令 ，并將Ugm合并到Cpll中，可得三相SPLL的線性化數(shù)學模型，如圖b)所示。

電網(wǎng)電壓不平衡會使ugq含有2倍頻(100Hz)分量，直流分量會使ugq含有基波(50Hz)分量。實際應用中，一般保證與電網(wǎng)電壓的基波正序分量同相。因此，設計鎖相環(huán)控制器時必須在跟蹤速度和抗干擾能力兩方面權衡考慮，在滿足跟蹤速度的要求下，盡量減小鎖相環(huán)帶寬，以減小上述不利因素對系統(tǒng)的影響。

TSVG基于改進的鎖相控制策略，可以做到頻率變化時的相位快速鎖定。支持最大頻率波動范圍±10Hz，完全滿足微電網(wǎng)及弱電網(wǎng)系統(tǒng)的應用。

四、 可靠的故障穿越功能（FRT）

電站發(fā)生高低壓故障時，特別是不對稱故障時，往往造成SVG過壓、過流，不能實現(xiàn)故障穿越，TSVG通過以下方式有效提高電站對稱及不對稱故障情況下高低電壓穿越的能力。

1. 光伏及風電場對低壓穿越功能的要求

A．光伏電站要求:

參考標準

GB/T 19964-2012 光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)技術規(guī)定

GB/T 29321-2012 光伏發(fā)電站無功補償技術規(guī)范

基本要求

a) 光伏發(fā)電站并網(wǎng)點電壓跌至0時，光伏發(fā)電站應能不脫網(wǎng)連續(xù)運行0.15 s;

b) 光伏發(fā)電站并網(wǎng)點電壓跌至曲線1以下時，光伏發(fā)電站可以從電網(wǎng)切出
故障類型及考核電壓

故障類型	考核電壓
三相短路故障	并網(wǎng)點電壓
兩相短路故障	并網(wǎng)點電壓
單相接地短路故障	并網(wǎng)點電壓

動態(tài)無功支撐能力

a)自并網(wǎng)點電壓跌落的時刻起，動態(tài)無功電流的響應時間不大于30 ms

b)自動態(tài)無功電流響應起直到電壓恢復至0.9 pu期間，光伏發(fā)電站注人電力系統(tǒng)的動態(tài)無功電流IT應實時跟蹤并網(wǎng)點電壓變化，并應滿足

? 波濾除法來檢測電網(wǎng)電壓中的負序分量，實現(xiàn)了正、負分量的獨立控制；

? 針對電網(wǎng)電壓不平衡，TSVG采用DDSRF-SPLL鎖相算法。可準確檢測正序電壓相位以及電網(wǎng)中正、負序分量的幅值；

? 電網(wǎng)電壓相位突變以及電網(wǎng)電壓頻率突變時，鎖相環(huán)節(jié)準確度絲毫不受影響，表現(xiàn)出良好的相位、頻率適應性。并且當電網(wǎng)電壓含有一定諧波時，鎖相環(huán)節(jié)能對諧波起到很好的抑制作用。

綜上，傳承特變電工70年電力行業(yè)研發(fā)經(jīng)驗，特變電工無功補償設備TSVG以其精確的諧波補償及寫真抑制能力、強大頻率超限運行能力、可靠的故障穿越能力以及優(yōu)異的三項不平衡補償能力使其成為行業(yè)內(nèi)最先進的SVG。