赵成明
大唐京津冀能源开发有限公司张家口新能源事业部 河北省张家口 075000
【摘要】：近年来，我国的风力发电技术获得了高速发展，在提倡新能源的建设的背景下，我国的风力发电技术占据了新能源生产的主要地位，但是由于地域差异，风力资源的不确定导致风力发电输出功率不稳定，影响了发电效果。本文结合双馈发电“SVG”技术的无功率输出特点进行分析，探讨其在风力发电中的运用价值，相关内容如下。
【关键词】：风力发电系统；SVG；应用研究
在现代工业化生产环境下，我国的电力系统的非线性负荷问题越来越常见，其导致的负面问题也日益显著，直接影响了电力系统的建设。对此，相关电力单位要科学分析无功补偿问题，采用SVG技术来稳定电网的功率变化，最终保证电力生产质量。
1.简述SVG的基本原理
SVG的基本原理在于改变电网的自换相桥式电路和电抗器的串并联形式，改变线路后电压的输出侧幅值和相位，发出无功率电流实现动态无功补偿的目标。SVG构成线路模式较多，其中电压型和电流型最为常见，电压型组成线路如图1所示。
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其中设置了6多个全控性的开关，而二极管的整流器以及电容储存元件，无功电流通过变压器和电抗器连接电力网，最后形成输出端。后面通过控制全控型开关构成的三相逆变器输入无功功率，但是系统输出的不是无源负载而是电力网，后期二极管吸收有功功率后可以对电路电容充电，维持电压稳定。
2.SVG的控制方法研究
SVG 工作的基本原理是：在主电路中通过逆变器将并联接有一定储能元件的直流源转换成交流源，然后通过串联一定阻抗值的电抗器或者电容器将逆变器并联到配电网上；在控制电路中通过一定的控制方法调节主电路中输出电压的幅值和相位，或者直接调节逆变器的交流侧的电流值，来达到发出或者吸收无功功率的目的，从而实现对接入配电网的无功补偿。SVG的电流控制方法较多，其中最常见的方法是无功补偿电流和有功补偿电流两种。无功补偿电流主要运用于生产所需的无功补偿电流，而有功电流控制主要运用补偿有功损耗。
SVG的控制器的内容较多其中包括了内环控制器和外环控制器两种，其中外环控制器是通过一定的检测方法进行补偿研究，补偿电流的参考值较多。内环控制器的任务在于产生一个同步驱动信号，可以在装置的内部实际输出电流和参考电流之间建立一个线性的关系，进而实现补偿电流，并调节整个电力系统，补偿方法可以分为间接控制和直接控制两种。
电流直接控制是采用PWM策略对整个无功电流进行脉冲信号，并通过脉冲驱动变流器进行可控电流电子器件门极，并控制电流的损失无功功率在允许范围值。
电流的间接控制方法直接可以SVG当作控制电压源看待，并通过交流器输出电压相位和幅值进行控制，可采用间接控制的方法控制SVG交流电源。目前，在控制理论的发展下，出现了智能控制、神经网络控制以及专家控制等方法，这些方法在SVG的控制中也产生了巨大的作用。
3.SVG的特点和运用范围
3.1简述SVG的特点
SVG对现有的储能元件的容量要求不高，可以控制SVG的体积、损耗量保证体系的稳定性；在SVG直流侧安装蓄电池后可以调节无功功率和有功功率；因为SVG具有极强的响应效果，快速地补充系统无功的变化，进而抑制电压闪动，提供供电电压质量。
随着电网电压下降，SVG可以调节变流器的交流测电压的相位，并提供整个系统的最大无功电流，还能够控制SVG系统的并联电抗器和电容器，随着电压的减少，电容器、电压器的阻性也会减少。
在多种SVC装置的运行中，该系统会产生一定的谐波，如TCR装置中本身会产生一定的谐波，且TCR的特征谐波量也占基波值的5%-8%，而其他形式如SR、TCT也会产生高次谐波，影响滤波器的设计。SVG是采用了桥式的交流电路的多重化技术，实现了多电瓶技术以及PWM技术运行，还能够减少和消除次数较低的谐波，保证高次数谐波得以减少并到达可接受的程度。
4.工程案例分析
4.1工程概况
某风电工程安装了30台风电机组，风电机组变压器升高可以到35KV，经过4条集电线路接入升压站35KV配电装置，风电厂的规模为50MW，已安装1台50MVA的双绕组变压器，风电场新建110KV出线，以变压线路组合形式送出。系统中可以安装一套35KV的动态无功率补偿装置，整个SVG的容量为15Mvar，设置一台断路器供电。
4.2 SVG工程设计
本次线路采用SVG高压动态的无功补偿器，主要的内容包括了控制柜、功率柜和充电柜。
首先，SVG控制柜内有工业控制机、控制系统硬件和电源系统，可以和上位机进行通讯连线、监控同步以及预期控制等工作，保证整个系统的运行安全性和稳定性。
其次，功率柜内部设置有多个功率单元，也是整个SVG的主体，功率单元板可主动接受主控单位发送的各个控制信号，经过解码生成触发脉冲控制开关系统，并产生短期的补偿电流，功率的单元板和直流侧电压可以实现电压检测、故障检测和通讯功能。
再者，充电柜是SVG为系统充电并产生抑制谐波的主要装置，运行中充电电阻抑制SVG初始电流，后关闭充电柜的接触器，三相电抗器经过串联后可抑制SVG谐波。
4.3接口补偿效果
经过SVG投产后，整个风电场升压站输出功率因素保持在1.0-1.02范围内，可改善电网的供电情况。可知，在风电场中采用 SVG，可以提升电网的电能质量，带动风力发电生产。
5.结束语
综上所述，作为一种科学的生产方式，SVG在风力发电中运用广泛，其具有响应速度快、可控制高次谐波量、控制分布情况，并连续吸收无功功率，在分相调节下可以改善噪声和损耗量等特点，运用优点明显。本次研究针对某风电场的生产进行了实践运用分析，研究表示，SVG系统在风电场中可以实现电网的无功补偿，科学改善电能的质量，运用价值极强；在现代电力科学技术发展下，半导体器件技术也在不断研发，而SVG的应用前景也将更加广阔，对于改善电网电能质量也将不断发挥作用。
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