风电场并网谐振研究：模态分析法的应用

"该文主要探讨了风电场并网时可能出现的谐波谐振问题，以及如何通过模态分析法来研究和解决这个问题。风电场的快速发展和并网技术的进步导致了并网电能质量问题，特别是电压波动、电流谐波和三相不平衡。在并网逆变器和电网之间通常会使用LCL滤波器来抑制谐波，但这种滤波器可能导致多逆变器并网时的谐振点增多，影响电能质量。现有的研究主要集中在构建等效模型，考虑电网阻抗和分布式阻抗网络对谐振的影响。模态分析法作为一种有效的谐振分析方法，可以识别谐振频率和节点参与因子，但在风电场并网领域的应用尚不广泛。文章建立了风电场逆变器并网的等效模型，利用模态分析法对谐振现象进行深入研究，并通过PSCAD仿真验证了该方法的可行性。" 在风电场并网过程中，由于逆变器的LCL滤波器设计，可能导致多点谐振，这会恶化并网电能质量。为了抑制谐波，LCL滤波器中的电感（Lg和Linv）和电容（Cf和Cdc）共同作用，但其高阶特性加剧了谐振问题。以往的研究已经提出了诺顿等效模型和考虑了实际系统因素的逆变器输出阻抗模型，以分析谐振和电能质量的影响。然而，这些方法在提供谐振信息的全面性上有所不足。 模态分析法为解决这一问题提供了新途径。该方法通过对系统节点导纳矩阵进行特征值分解，不仅可以找出谐振频率，还能揭示节点的谐振参与因子，这对于谐振抑制策略的制定至关重要。虽然模态分析法在微网和高速铁路供电系统谐振分析中有广泛应用，但在风电场并网领域的应用尚处于探索阶段。 本文首先建立了风电场并网逆变器的LCL滤波器等效模型和电网等效模型，然后利用模态分析法对并网系统进行谐振分析，提取了各节点的谐振参与因子。通过一个99 MW风电场的实例，基于PSCAD仿真平台进行了模型搭建和验证，考察了集电线路长度和风机并网数量变化时谐振情况的影响。这种方法为理解和抑制风电场并网谐振提供了新的工具，有助于优化并网系统的电能质量。 这篇研究强调了模态分析法在风电场并网谐振问题中的潜力，为风电场电能质量控制提供了理论支持和实践指导。未来的研究可以进一步探讨如何利用这些分析结果来设计更有效的谐振抑制策略，以及如何在更大规模的风电场中推广应用模态分析法。