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多風電場公共連接點（Point of Common Coupling，PCC）電壓畸變是各個風電場共同作用的結(jié)果。評估某一個風電場諧波發(fā)射水平時，系統(tǒng)側(cè)包含其余風電場，加劇了背景諧波的不確定性。由于風機濾波器在某些諧波頻率呈現(xiàn)低阻抗,增加了評估風電場諧波發(fā)射水平的復雜性。

評估諧波發(fā)射水平的典型方法有波動量法和線性回歸法。波動量法是根據(jù)PCC諧波電壓、電流波動量比值實部符號判別諧波發(fā)射水平；線性回歸法是通過求解方程回歸系數(shù)估計諧波發(fā)射水平。這兩種方法受背景諧波波動影響較大，在背景諧波平穩(wěn)時計算結(jié)果誤差小。對于某一風電場而言，系統(tǒng)側(cè)包含其余風電場，背景諧波可能有較大波動，評估風電場諧波發(fā)射水平誤差大。

有學者根據(jù)PCC處諧波電流與背景諧波近似獨立協(xié)方差為零的性質(zhì)估計諧波發(fā)射水平。該方法在諧波源側(cè)諧波阻抗遠大于系統(tǒng)諧波阻抗時，有效地抑制了背景諧波變動對估計結(jié)果的影響。由于風機濾波器在某些諧波頻率呈現(xiàn)低阻抗，PCC處諧波電流與背景諧波相關(guān)性增強。有學者的方法在評估風電場諧波發(fā)射水平時，計算結(jié)果誤差較大。有學者使用參考阻抗估計諧波發(fā)射水平，要求參考阻抗與實際阻抗接近。

負荷投切、系統(tǒng)運行方式和電網(wǎng)參數(shù)是不斷變化的，系統(tǒng)參考阻抗偏離實際值，影響估計結(jié)果。評估典型非線性用戶諧波發(fā)射水平時，不考慮呈高阻抗特性的諧波源側(cè)諧波阻抗。但風機濾波器在某些諧波頻率呈低阻抗，評估風電場諧波發(fā)射水平時，風機濾波、箱式變壓器和集電線等元件構(gòu)成的等值阻抗不可忽略，將此阻抗定義為風電場側(cè)附加諧波阻抗。

當元件參數(shù)和網(wǎng)絡(luò)拓撲確定，該阻抗基本保持不變。并網(wǎng)逆變器LCL濾波器的網(wǎng)側(cè)阻抗由箱式變壓器和集電線構(gòu)成，箱式變壓器主導。集電線等值后，得到的風電場側(cè)附加諧波阻抗近似值與實際值接近，可作為參考阻抗。

四川大學電氣信息學院的研究人員主要研究了由直驅(qū)式永磁同步風力發(fā)電機（Direct-drive Permanent Magnet Synchronous Generator, D-PMSG）構(gòu)成的D-PMSG風電場的諧波發(fā)射水平。提出了一種基于改進協(xié)方差特性評估D-PMSG風電場諧波發(fā)射水平的方法。

圖1 系統(tǒng)和D-PMSG風電場戴維南等效電路

圖2 直驅(qū)風機諧波模型

首先計算D-PMSG風電場側(cè)附加諧波阻抗，作為風電場側(cè)參考阻抗。然后利用改進協(xié)方差特性建立了PCC處諧波電壓和電流偏差量與PCC兩側(cè)諧波阻抗的表達式，得到系統(tǒng)諧波阻抗，進而求出諧波發(fā)射水平。所提方法克服了相關(guān)學者的PCC處諧波電流和背景諧波相關(guān)性帶來的誤差。

仿真和實測數(shù)據(jù)計算結(jié)果表明所提方法評估D-PMSG風電場諧波發(fā)射水平能有效地抑制背景諧波干擾，計算結(jié)果更為合理，并得出以下結(jié)論。

• 1）計算系統(tǒng)諧波阻抗，考慮了D-PMSG風電場側(cè)附加諧波阻抗，克服了原協(xié)方差方法中PCC處諧波電流和背景諧波相關(guān)性對結(jié)果的影響。
• 2）在風機濾波器呈現(xiàn)低阻抗，D-PMSG風電場側(cè)附加諧波阻抗不可忽略的情況下，本方法相較于快速獨立分量法和原協(xié)方差法，更好地抑制了背景諧波的干擾。由仿真結(jié)果可以看出本方法計算結(jié)果誤差較小。通過評估某D-PMSG風電場諧波發(fā)射水平，表明了方法的有效性。
• 3）本方法需要根據(jù)D-PMSG風電場元件參數(shù)計算其附加諧波阻抗，使得諧波發(fā)射水平評估過程繁瑣。根據(jù)D-PMSG風電場特征，尋求更簡便的附加諧波阻抗計算方法值得進一步研究。

以上研究成果發(fā)表在2020年第3期《電工技術(shù)學報》，論文標題為“基于改進協(xié)方差特性的永磁直驅(qū)風電場諧波發(fā)射水平評估”，作者為熊敏、楊洪耕。