串联补偿线路对光伏发电系统稳定性影响

串联补偿线路对光伏发电系统稳定性影响

李博华

李博华

华电山东乳山新能源有限公司

摘要:随着我国多个千万千瓦级的大型光伏发电项目的建设，以及多条直流输电项目的建设的开展，电网中如光伏类将并网变换器为主要的电源所占的比例逐渐提高。具有串联补偿电容的高压电流输电系统无可避免的进行大规模和远距离的输电，而串联补偿线路和并网交换器的相互作用极易引发震荡的不稳定。所以对串联补偿线路对光伏发电系统稳定性的影响进行分析具有重要性和必然性。

关键词:电流控制；直流电压；仿真验证

一、研究的背景

随着社会的发展和进步，以及国民经济的不断提升，促进了经济产业的多样化发展。伴随现代化建设的开展，人们对电力的需求日益增加。为更好的满足人们的需求，并符合可持续发展的战略目标，促进生态平衡型、环境友好型社会的构建。将清洁可再生的太阳能作为主要资源的光伏发电系统走进大众视野，并逐渐规模化、系统化。在青海省、宁夏回族自治区均有建设。在收集太阳能的过程中，以及应用的过程中，会受到光照强度、气候条件等多方面因素的影响，从而导致光伏发电系统具有不可预测性和随机性，严重影响到光伏发电系统的稳定性。所以相关的人员应加强对光伏发电系统的深入研究。

二、串联补偿线路、光伏发电系统的概念

串联补偿即是通过串联的方式将无功补偿的装置接入到相应的线路中，从而实现无功补偿。可将串联补偿的实施形式分为两种，即固定式和可控制式。固定式需要保持有效容抗值不变，既可以使用补偿状态也可以使用非补偿状态，因此缺乏稳定性。可控制式可以通过晶闸管触发角对旁路晶闸管、电感进行有效的控制，进而使闭锁、调节感抗、旁路等功能得以实现。有利于整体系统稳定性的增阿基，但是该形式具有更高的技术要求，并且在一定程度上增加了成本。所以在实际使用时，通常是将两种形式相结合进行使用，从而剔除各自的缺点，将二者的有点发挥至最大化。

将二者有机结合，构成一个串联补偿系统。光伏发电系统充分利用了半导体的光生伏特的效应，并将太阳能转化为电能。光伏发电系统中具有控制器、太阳能电池板和逆变器三部分，串联太阳能电池后进行封装，从而组成太阳电池的构件，同功率控制器共同工作，组成光伏发电系统。该发电系统主要应用的原理即为半导体的光电效应，太阳光照射至金属上，此技术中的电子可以对太阳光中存在的能量进行有效的吸收，当所吸收的能量达到一定程度时，则可以克服金属内部的引力，并逃逸出来，从而构成了光电子。

随着经济的发展和进步，国家发布了多项支持偏远产业发展的政策，因此在西藏等地建设了大型的光伏发电系统。应用具有串联补偿电容的交电流输电系统进行大规模且远距离的输电具有一定的必然性和重要性。虽然串联补偿线路会和光伏并网交换器的控制产生影响，影响整体的稳定性。将串联补偿线路应用到光伏发电系统中具有一定的风险性，并影响系统整体的稳定性，因此需要加强对二者相互影响的研究和分析，从而使问题得到有效的解决，避免发生事故为国家带来巨大的经济损失。

二、串联补偿线路在光伏发电系统中形成的影响

1.对电流控制的影响

为了能够对串联补偿对电流控制的影响进行分析，建筑建筑需要选用不同工作情况^下的几种状态进行研究。要选取串补度分别为0,建筑建筑也就是没有串联补偿的情况下，还有25%、50%以及70%几种工作状况。经过绘图和分析之后发现，串补度在发生变化时，建筑建筑系统频率响应特性基本.上是重合的，只是在幅频特性_上的变化相对明显。这样就能够得出相关的结论，串补度的变化不会对电流控制回路的动态特性产生影响，这也就表示了锁相环自身响应的特性。经过对动态过程中电流量和端电压相量之间的关系进行分析，能够更加直接的体现出来。

在稳定状态下，假如输出单位功率电流，则电流量就会和端电压相量重合。端电压因为扰动而滞后一个角度时，会让锁相环输出相位出现变化。因为电力不会发生突然的变化，所以会导致电流在变换之后的值出现变化。这个时候电流就会在端电压之上，进而让相关的反馈值在实际值之上。经过电流控制措施的实施Eq会减少，在减少的过程中电网会直接引起端电压的滞后。所以在动态过程中，外部电流和串联补偿电容没有直接的关系。除此之外，还要在物理过程中对串联补偿线路对电流控制的影响进行分析，可以对一个RLC串联回路的动态过程进行分析，同时还要引入负阻尼作用进行分析。经过一系列的研究分析之后，发现锁相环引入的负阻尼过程不会遭到串联补偿电路的影响。因此，串联补偿线路对光伏发电系统的稳定性影响并不大。

2.对直流电压控制的影响

经过对相关的系统频率响应图进行绘制与分析之后发现，在串补度增加的过程中，其中传递函数的系统频率响应图在中低频段中没有明显变化，也就是说串联补偿线路对直流电压控制也不会有任何明显的影响。其主要原因有以下两点，其一是从控制系统的角度上进行分析。由于电流控制回路是直流电压控制的重要内环，实际作用是快速的让实际电流跟踪电流指令值。即便在电流控制中串联补偿线路将阻尼降低，建筑建筑但是电流控制带宽却在直流电压控制的带宽之上。所以，在直流电压控制带宽中，串联补偿线路不会形成任何影响。其二是从物理角度上进行分析。串联补偿电路把可能引入次同步的谐振频率电流进行分量。因为电流控制对频段能够起到很好的阻尼作用，这种次同步频率构成的电力会被大幅度的限制，并且不会反馈到直流电压中。所以，就直流电压控制来说，串联补偿线路同样不会对其形成任何影响。

3.仿真验证

建筑建筑为了能够对上述的分析和总结进行验证，还需要从模态分析和时域仿真两个方面进行验证。在此过程中可以根据实际情况建设单台光伏并网变换器，经过串联补偿线路接入到电源系统中。在这其中可以将光伏并网变换器单台机的功率设置为1MW建筑,建筑建筑并且将出口线电压额定值定为380V。在实验验证过程中，随着串补度的提升，这个模态的阻尼会逐渐下降，并且进入到不稳定状态中。经过前文分析出串联补偿线路将电流电磁暂态阻尼进行了诚弱，不管串补度做怎样的变化，锁相环都能够对电流控制形成负阻尼影响，但是直流电压控制并不会遭到串联补偿线路的影响。经过这一系列的分析研究和验证之后，得出以下两个结论:其一是对电流控制回路的影响。串联补偿线会在一定频段内降低电流控制正阻尼，并且会在串补度的提升下致使阻尼下降。其二是对直流电压控制回路的影响。因为电流内环让次同步振荡分量被削弱，在不同串补度之下，直流电压控制稳定性并没有发生变化。经过总结之后，也就能够得出串联补偿线路对直流电压控制不会有任何的影响。

三、结语、

随着现代化建设的开展，以及社会发展的需要，人们对电力的需求日益增加。因此为更好的满足社会对电力的实际需求，未来发展的主要趋势在很大程度上使光伏发电系统。该系统主要应用的是清洁且可再生的太阳能，符合我国可持续发展的战略目标。串联补偿线路会对整个系统的稳定性带来一定的影响，如在电流的控制上，串联补偿线路使电流控制的阻尼降低，但并未影响到控制直流电压。将串联补偿线路应用到光伏发电系统中，必然会存在一定的风险，并引发安全事故带来巨大的经济损失。所以相关的人员应加强对此问题的重视，并进行深入的研究，从而早日解决该问题，促进光伏发电系统的发展，使人们的用电需求得到更好的满足。

参考文献:

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