[发明专利]一种提高新能源同步电机对运行稳定性的方法及系统

说明书

本发明提供一种通过励磁控制来提高新能源同步电机对运行稳定性的方法及系统，该方法涉及两台独立的直流励磁电源分别作为同步电机对中同步电动机SM和同步发电机SG的励磁装置，分别调节两台励磁电源的励磁电压U_fM、U_fG，提高新能源同步电机对的整体阻尼，从而影响新能源同步电机对的阻尼转矩分量，通过合理的调节励磁电源的励磁电压可以达到提高新能源同步电机对整体阻尼的作用，其中该系统包括光伏模拟器、同步电机对、和电网模拟器，同步电机对分别连接光伏模拟器与电网模拟器，电网模拟器连接至录波仪记录接收数据及反馈，该方法及系统可有效减少振荡对两台同步电机的共用转轴的损伤，提高新能源同步电机对系统的运行稳定性。

技术领域

本发明涉及新能源电力系统运行与稳定性技术领域，特别是，涉及一种通过励磁控制来提高新能源同步电机对运行稳定性的方法及系统。

背景技术

目前，作为目前最成熟和最具发展前景的可再生能源，风力发电和光伏发电近年来保持着强劲的发展势头。截至2017年中，我国风电装机达1.54亿千瓦，光伏发电装机达1.02亿千瓦，合计占全国发电装机的比例超过13％[1]。可以预见，不远的将来某些局部电网新能源占比可能达到80％甚至更高，超高占比新能源并网运行将成为未来电网结构的重要特征。

我国丰富的风能及太阳能资源主要位于三北地区，新能源发电大都处于电网末端，电源结构较为单一，电网的网架结构薄弱且调节能力有限；另外，新能源机组出力具有明显的间歇性和波动性，其对电网安全稳定的影响与常规同步发电机组不同。随着风电场、光伏电站等新能源场站规模的扩大，新能源在电网中所占比例越来越高，其对电网的影响范围也从局部逐渐扩大。

然而，目前的新能源大都采用电力电子逆变器并网，相比于传统的发电机并网，其耐压能力有限，且不具备频率调节功能，不能很好地为新能源电网提供稳定，针对上述问题，专利号为CN 105244911和CN 105958543两篇专利提出了一种新型并网方式，新能源不是通过逆变器直接并网，而是在逆变器与电网之间加入一个同步电机对，即新能源以逆变器、同步电动机、同步发电机的形式连接至电网。通过这种方式，同步电机的一些优良特性，例如惯性响应，过电流能力，同步振荡的抑制能力等，都可以更好的被用来提高新能源电网的稳定性。

但实验研究表明，当电网侧发生扰动，例如电网频率的瞬时跌落，电压的突然升高或者降低，负荷侧的功率变动都会使得新能源同步电机对系统在短时内发生振荡，虽然振荡的时间较短，但若振荡的幅度太大，将会对新能源同步电机对的各个元件带来较大的冲击，从而不能很好的维持电网的稳定运行。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的新能源同步电机对在扰动情况下振荡失稳这一问题缺陷，从而提供一种通过励磁控制来提高新能源同步电机对运行稳定性的方法及系统。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种通过励磁控制来提高新能源同步电机对运行稳定性的方法及系统，其特征在于，包括以下步骤：

将两台独立的直流励磁电源分别作为同步电机对中同步电动机SM和同步发电机SG的励磁装置；

在实际并网运行过程中，分别调节两台励磁电源的励磁电压U_fM、U_fG，从而提高新能源同步电机对的整体阻尼；

当新能源同步电机对系统的励磁电压发生变化时，会引起励磁磁链的变化，从而影响新能源同步电机对的阻尼转矩分量，通过合理的调节励磁电源的励磁电压可以达到提高新能源同步电机对整体阻尼的作用。