基于PWM交交变频器的分频风电系统研究

传统相控式交交变频器由于采用电网换相方式,电源侧功率因数较低,在实际应用中需要加装各种无功补偿装置。应用IGBT全控型器件和PWM技术并利用Matlab的Simulink环境搭建了一种新型的交交变频器——PWM交交变频器,该变频器使工频电源侧电压与电流的位移因数提高到接近1,因而大大提高了电源侧的功率因数。同时把该变频器应用于柔性分频输电系统中,并模拟了一回200 km/110 k V输电线路。仿真表明其输送容量大于90 MW,相对于工频交流输电系统容量大大提高;变频器的位移因数提高到1,网侧的功率因数得到了大大改善,达到了0.9以上。因此PWM交交变频器大大改善了系统性能,尤其是工频侧的功率因数。

分频风电系统频率控制策略研究

综合考虑最大化的利用风能和设备成本,以及风电场的尾流效应,提出了一种如何确定分频风电系统低频侧频率的最优给定值,并通过实际算例验证了频率选定方法的合理性。

分频风电系统用于直驱式风机和双馈式风机对比

分频输电系统是通过降低输电频率、提高输电容量来解决高压直流输电运送距离有限这一问题的一种新的输电方法。现在市场上主要有2种风机——直驱式风力发电机和双馈式风力发电机,分频输电系统可以用于这2种风机的海上风电并网。对比直驱式、双馈式风力发电机,将分频海上风电系统用于直驱式风机和双馈式风机,从经济性、风能利用和系统与风机的配合上进行对比,证明分频海上风电系统更适用于永磁直驱式风力发电机。

海底电缆的低频特性分析及仿真研究

分频输电系统在提升输电容量、改善输电通道末端电压质量等方面具有优越性,在大规模深远海风电送出等场合有着广泛的应用前景。为研究分频海上风电系统中海底电缆的低频特性,利用Comsol Multiphysics有限元分析软件建立了海底电缆的磁电热仿真模型,分析了低频环境对其电流分布、运行损耗、运行温度及金属护套接地方式的影响。仿真结果表明:频率降低可改善导体的电流分布,降低海缆各部分损耗,从而降低海缆的运行温度,提高载流量;同时,分频输电可有效改善2种接地方式下屏蔽层的感应电势和环流损耗,能够有效扩大2种接地方式的适用范围。因此,在长距离输送的场景下,采用分频输电方式有助于提高电缆载流量,减少容性充电功率,实现功率传输大幅增长,提升分频海上风电系统的经济性。