Page 33 - 电力与能源2024年第六期
P. 33
于 雷，等：新能源同步电机电压支撑能力研究 669
的跟踪。
1 新能源同步电机控制策略
新能源发电系统通常为光伏发电系统和风力
1.1 新能源同步电机拓扑结构 发电系统，其输出端配置有直流母线电容，通过控
新能源同步电机由两台相同容量和电压等级 制直流母线电容的电压，可以有效控制新能源发
的同步电机组成。其中一台同步电机作为同步电 电系统的输出功率。同步发电机的励磁控制系统
动机，另外一台同步电机作为同步发电机。两台 则采用传统同步发电机的励磁控制策略。新能源
同步电机通过机械联轴器串联在一起。新能源同 同步电机系统的控制策略如图 2 所示。图 2 中，
步电机的拓扑结构如图 1 所示。 U ref 为直流母线电容电压参考值，U dc 为直流母线
电容电压实时值，U SM 表示同步电动机的励磁电
压实时值，U SG 表示同步发电机的励磁电压实时
值，U refM 表示同步电动机的励磁电压参考值，U refG
表示同步发电机的励磁电压参考值，K A 表示励磁
系统比例系数。
图 1 新能源同步电机的拓扑结构
图 1 中，两台同步电机均具有励磁系统。其
中，同步电动机的励磁系统与新能源发电系统的
并网逆变器相连，同步发电机的励磁系统则与电
网相连。新能源同步电机的工作原理：新能源发
电系统输出的电能经由并网逆变器驱动同步电动
机旋转，进而通过联轴器带动同步发电机旋转发
电，即新能源发电系统、并网逆变器与同步电动机
等效为传统的同步发电机的原动机。
两台同步电机通过联轴器串联，因此电网故
障、频率波动以及电压波动所带来的冲击均由同 图 2 新能源同步电机系统控制策略
步发电机承受，从而保护了新能源发电系统、并网
2 新能源同步发电机无功调节能力
逆变器及同步电动机不受影响。
1.2 新能源同步电机控制策略 新能源同步电机系统并网后，联轴器将无功
新能源同步电机由两台同步电机组成，因此 功率隔离，仅由新能源同步发电机向电网传输无
存在两个功角，分别为 δ SM 与 δ SG。新能源同步电 功功率。新能源同步电机系统输出的无功功率可
机系统传输的有功功率与这两个功角密切相关。 表示为
鉴于新能源发电系统具有随机性、波动性的特点， Q SG = U q i d - U d i q （1）
输出功率实时发生变化，通过调整两台同步电机 式中 U d，U q——同步发电机机端电压在 d，q 坐
i
功角之间的相位差，可以实现对新能源发电功率 标系下的 d 轴分量和 q 轴分量； d，i q——同步发电
