基于统一控制结构的新能源同步机控制与稳定性分析

摘要

为全面提升高比例新能源电网的运行稳定性，提出了具有真实同步机接口的基于串联同步机结构的新能源同步机(motor generator pair, MGP)并网技术。为实现多场景下新能源采用MGP并网的稳定运行，需要全面研究其运行控制技术，然而目前尚未对不同控制间的联系及其对MGP运行特性的影响进行系统研究。为此，首先本文建立了MGP通用的稳定分析模型并研究了三种基础的控制方法及其实验结果，比较了频率控制和矢量控制的差异性。其次，基于对MGP系统物理特性的理解，分析了其具备构网能力的基础。然后，根据控制环结构和功能对不同控制进行分类并建立了MGP的统一控制结构，揭示了控制环间的联系及其与机组外特性间的耦合关系。最后，基于统一控制结构研究了控制稳定性和协调控制策略：1)建立了MGP采用上述三种控制的状态空间模型，得到了控制参数的稳定范围；2)基于两种矢量控制系统的状态空间模型，揭示了转子角和锁相环动态对系统稳定性的影响；3)提出了独立型微电网中光伏和储能联合接入MGP的协调控制策略，并通过电磁暂态仿真验证了策略的有效性。

关键词

高比例新能源 / 电网稳定性 / 新能源同步机 / 构网型 / 统一控制结构

基金资助

国家自然科学基金资助项目(52177041); 新能源电力系统国家重点实验室自主研究课题(LAPS202202)