同步发电机并网运行的研究 贺小林

实验三同步发电机并网运行及V形曲线的测定一、实验目的1．学习三相同步发电机投入电网并联运行的条件与基本操作方法。

2．掌握三相同步发电机与电网并联运行后，有功功率和无功功率的调节。

3. 掌握同步发电机V形曲线测定方法。

二、实验内容1．利用微机准同期控制装置和同期表，用手动方式将三相同步发电机投入电网并联运行。

2．研究三相同步发电机与电网并联运行后有功功率的调节方法。

3．测取三相同步发电机与电网并联运行当空载及三分之一负载时的V形曲线。

三、实验步骤和方法1．起动机组、使同步发电机的转速接近同步速。

2．调节同步发电机的励磁，使同步发电机电压接近电网电压。

3、当发电机转速接近同步速，发电机电压接近电网电压时，利用准同期装置及同期表选择恰当时机并网。

说明：以上详细步骤1-3请参考实验指导书4．操作原动机调速装置上的旋钮，逐渐增加原动机输入功率，观察发电机输出有功功率的变化。

5.操作励磁调节器上的励磁调节旋钮，逐渐增大发电机励磁电流，观察发电机输出无功功率的变化。

6.测取三相同步发电机与电网并联运行当空载及三分之一负载时的V形曲线。

（1）发电机并网后，调节原动机输入旋钮和励磁调节旋钮，使发电机输出的有功和无功功率均为0，记录此时的励磁电流值，即为发电机空载时的正常励磁电流。

逐步增大发电机励磁电流（过励），观察发电机定子电流、无功功率和有功功率、功角的变化情况，并将数据记入表中；减小发电机励磁电流（小于正常励磁电流，欠励），观察发电机定子电流、无功功率和有功功率、功角的变化情况，并将数据记入表中。

（2）发电机并网后，保持发电机输出的有功功率为N P P 3/12=不变，调节励磁电流，使发电机输出的无功功率均为0，记录此时的励磁电流值，即为发电机带三分之一负载时的正常励磁电流。

逐步增大发电机励磁电流（过励），观察发电机定子电流、无功功率和有功功率、功角的变化情况，并将数据记入表中；减小发电机励磁电流（小于正常励磁电流，欠励），观察发电机定子电流、无功功率和7．实验完毕，按照实验指导书中的方法进行发电机解列、灭磁、停机。

新能源发电装置同步控制研究及应用一、引言随着能源需求的不断增长和环境污染问题的日益严重，新能源逐渐走向人们的生活中，取代传统的能源资源成为未来发展的主要趋势。

其中，新能源发电装置同步控制技术是新能源领域中的重要技术之一，对于新能源的运行性能和稳定性起到关键作用。

本文将从同步控制的概念、同步控制技术的发展和应用以及同步控制在新能源发电装置中的应用等方面进行详细论述。

二、同步控制的概念同步控制是指在多个系统或者组件之间实现同步运行的技术，也称为协调控制。

同步控制的主要目的是保证多个系统或者组件之间的信息传递和运行速度一致，从而达到良好的协同效应。

同步控制的具体实现通常包括了时间同步、数据同步和通信同步等几个方面，以满足不同应用场景下的需求。

三、同步控制技术的发展和应用同步控制技术起源于工业领域，主要用于多工位生产线的协同操作。

随着自动化技术的发展和应用，同步控制技术也得到了广泛的应用和深入的探究。

目前，同步控制技术已经被广泛应用于机器人控制、智能家居、智能电网等领域，成为智能制造和科技创新的重要手段。

四、同步控制在新能源发电装置中的应用同步控制在新能源发电装置中的应用是近年来新能源领域中的热点研究方向之一。

同步控制技术可以实现多个新能源发电装置之间的配合运行，并有效保证了电网的运行安全和稳定性。

例如，在风力发电中，同步控制可以用于协调多个风力发电机组的转速和输出功率，提高风电机组的发电效率。

在太阳能发电中，同步控制可以用于协调太阳能电池板组和逆变器组之间的能量转换，以确保太阳能发电系统的高效稳定运作。

五、总结同步控制技术的发展和应用，为新能源领域的创新和发展带来了新的机遇和挑战。

随着新能源技术的不断进步和发展，同步控制技术必将得到更广泛和深入的应用，为实现新能源的可持续发展和智能化管理提供强有力的技术支撑。

同步发电机励磁控制研究的综述与述评
郝正航;邓祖平;邱国跃
【期刊名称】《贵州工业大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2005(034)006
【摘要】综述了同步发电机励磁控制的发展历史及现状,深入地分析了近年来励磁控制研究的新理论、新方法,并对各种励磁策略的优点和缺陷做出客观的评价,指出了改进方向.特别还指出了在该领域的研究工作中出现的若干误区,对此提出相应的建议及今后的研究重点,以供广大科研工作者及工程人员参考.
【总页数】5页(P43-46,50)
【作者】郝正航;邓祖平;邱国跃
【作者单位】贵州大学,电气工程学院,贵州,贵阳,550003;贵州大学,电气工程学院,贵州,贵阳,550003;贵州大学,电气工程学院,贵州,贵阳,550003
【正文语种】中文
【中图分类】TM761
【相关文献】
1.同步发电机励磁控制方式发展综述 [J], 李家坤
2.最优控制理论在同步发电机励磁控制中的应用—微机最优励磁控制器 [J], 樊俊;毛承雄
3.同步发电机励磁控制研究综述 [J], 彭咏龙;柳焯
4.同步发电机励磁控制研究的现状与走向 [J], 崔连峰
5.同步发电机励磁控制研究的现状与走向 [J], 崔连峰
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汇报人：日期:CATALOGUE目录•引言•直驱风电并网模型及控制策略•电力系统动态特性分析•次同步振荡研究•直驱风电并网对电力系统动态特性的影响•直驱风电并网次同步振荡的抑制策略研究•结论与展望01引言研究背景与意义直驱风电并网技术作为新能源技术的重要发展方向，具有较高的应用价值和发展潜力。

直驱风电并网系统的动态特性分析对于电力系统的稳定运行具有重要意义。

次同步振荡是直驱风电并网技术中需要解决的关键问题之一，对于电力系统的安全性和稳定性具有重要影响。

010203研究现状与发展02031研究内容与方法23研究直驱风电并网系统的动态特性，包括风速、转速、功率等变量的动态变化规律和相互影响关系。

分析次同步振荡的产生机理和影响因素，研究如何通过控制策略和阻尼措施来抑制次同步振荡。

采用仿真分析和实验验证相结合的方法，对所提出的控制策略和阻尼措施进行验证和优化。

02直驱风电并网模型及控制策略风力发电机组模型电力电子变换器模型直驱风电并网模型最大风能捕获控制通过控制风力发电机组的电磁转矩，使得风能最大程度地转化为电能，提高风能利用率。

并网逆变控制直驱风电并网时，通过控制电力电子变换器的开关状态，实现电能的高效转换和传输，同时需要考虑电网电压频率和相位等因素。

直驱风电并网控制策略动态特性分析次同步振荡分析直驱风电并网运行特性分析03电力系统动态特性分析电力系统稳定性分析动态稳定性研究系统在遭受扰动后恢复稳定的能力。

静态稳定性暂态稳定性研究系统在故障发生后保持稳定的能力。

电力系统阻尼特性分析阻尼比衡量系统阻尼特性的指标，与系统的质量、刚度等因素有关。

自然阻尼系统在没有外部控制的情况下，由自身运动产生的阻尼。

强制阻尼系统在外部控制下，通过控制输入对系统施加的阻尼。

电力系统振荡模式分析04次同步振荡研究次同步振荡现象及机理次同步振荡现象次同步振荡机理次同步振荡对电力系统的影响稳定性问题次同步振荡可能导致电力系统的稳定性下降，影响电力系统的正常运行。

并联条件及其方法同步电机篇：第三章同步发电机并网运行并网运行的优势◆单机供电的缺点是明显的：既不能保证供电质量(电压和频率的稳定性)和可靠性(发生故障就得停电)，又无法实现供电的灵活性和经济性。

这些缺点可以通过多机并联来改善。

◆通过并联可将几台电机或几个电站并成一个电网。

现代发电厂中都是把几台同步发电机并联起来接在共同的汇流排上(见图17.1)，一个地区总是有好几个发电厂并联起来组成一个强大的电力系统(电网)。

◆电网供电比单机供电有许多优点：①提高了供电的可靠性，一台电机发生故障或定期检修不会引起停电事故。

②提高了供电的经济性和灵活性，例如水电厂与火电厂并联时，在枯水期和旺水期，两种电厂可以调配发电，使得水资源得到合理使用。

在用电高峰期和低谷期，可以灵活地决定投入电网的发电机数量，提高了发电效率和供电灵活性。

③提高了供电质量，电网的容量巨大(相对于单台发电机或者个别负载可视为无穷大)，单台发电机的投入与停机，个别负载的变化，对电网的影响甚微，衡量供电质量的电压和频率可视为恒定不变的常数。

电网对单台发电机来说可视为无穷大电网或无穷大汇流排。

同步发电机并联到电网后，它的运行情况要受到电网的制约，也就是说它的电压、频率要和电网一致而不能单独变化。

并联条件◆把同步发电机并联至电网的过程称为投入并联，或称为并列、并车、整步。

在并车时必须避免产生巨大的冲击电流，以防止同步发电机受到损坏、电网遭受干扰。

◆并车前必须检查发电机和电网是否适合以下条件：① 双方应有一致的相序；② 双方应有相等的电压；③ 双方应有同样或者十分接近的频率和相位。

◆若以上条件中的任何一个不满足则在开关K的两端，会出现差额电压，如果闭合K，在发电机和电网组成的回路中必然会出现瞬态冲击电流。

◆上述条件中，除相序一致是绝对条件外，其它条件都是相对的，因为通常电机可以承受一些小的冲击电流。

◆并车的准备工作是检查并车条件和确定合闸时刻。

通常用电压表测量电网电压，并调节发电机的励磁电流使得发电机的输出电压U=U1。

新型直驱交流励磁风力发电系统的并网控制策略作者：康尔良黄善武苏显贺来源：《哈尔滨理工大学学报》2020年第02期摘要：介紹了一种新型直驱交流励磁风力发电系统，在推导出新型直驱交流励磁发电机的数学模型基础上，提出一种基于矢量控制的空载并网控制策略。

机侧变换器和网侧变换器是双PWPM变换器，机侧变换器采用定子电压定向矢量控制，网侧变换器采用电网电压定向矢量控制，两者协调控制，实现直流母线电压稳定，有功功率和无功功率的解耦，功率因数可调。

励磁变换器采用定子磁链定向的矢量控制，通过控制励磁电流来控制定子空载电压，保证机侧PWM整流器的可靠运行。

在此基础上，对控制策略进行仿真分析。

仿真结果表明，在风速大范围变化时，该新型系统有良好的动、静态性能，能够实现并网操作，验证了该控制策略的可行性和有效性。

关键词：新型风力发电系统;直驱交流励磁;空载并网;PWM变换器;矢量控制DOI：10.15938/j.jhust.2020.02.014中图分类号：TM315文献标志码：A 文章编号：1007-2683（2020）02-0105-060 引言风能是一种“绿色”的可再生能源，而且我国可利用的风能资源丰富。

不论是从优化能源结构，还是从节能减排的环保角度，我国都应大力发展风电。

目前，变速恒频风力发电技术中双馈风力发电系统和直驱式永磁同步发电系统凭借其一系列优点和较成熟的技术成为现今使用最多的两个机型，但也存在一些缺点。

双馈风力发电系统中，需要使系统可靠性变差的齿轮箱，维护成本高。

发电机定子直接与电网连接，这种结构属于强耦合结构，低压穿越实现比较困难;直驱永磁同步发电系统中，省去齿轮箱，效率变高，但是转子侧电流频率、幅值不可控，能够发电的转速运行范围变窄。

全功率变换器对电网故障控制能力变强，但是大功率变换器成本高。

而且永磁同步电机体积大，永磁材料存在退磁、价格昂贵等问题。

为解决双馈风力发电系统定、转子与电网强耦合、可靠性差的问题，永磁直驱风力发电系统励磁不可控、运行范围窄的问题，介绍一种新型直驱式交流励磁风力发电系统。

定稿日期：2009-03-17作者简介：时智勇（1983-），男，江苏连云港人，硕士研究生，研究方向为电力电子技术及应用。

1引言近年来，光伏发电作为太阳能利用的重要手段得到了飞速发展，欧洲光伏工业协会预测，2020年世界光伏发电将实现总装机容量195GWp ，发电量274TWh ，占全球发电量的1％，2040年光伏发电量将达到7368TWh ，占全球发电量的21％。

其中光伏发电中用于并网的比例愈来愈大，截止到2007年，世界平均光伏并网发电量占据了整个光伏发电的80%，欧洲更是达到了95%以上[1]。

光伏并网发电系统是集并网运行、最大功率点跟踪（MPPT ）、孤岛检测于一体的复杂的实时控制系统。

研究人员针对系统存在的问题提出了众多解决方法。

然而，当系统综合运行时，许多优化的方法不能兼容，甚至相互矛盾。

针对这种情况，提出了在同步PI 电流控制基础上，采用主动有功干扰孤岛检测法，实现光伏并网发电系统的高效、可靠运行。

2并网逆变器工作原理光伏并网发电系统主要由光伏阵列和并网逆变器组成，在可调度系统中还会配备蓄电池作为储能设备。

根据并网主电路拓扑的不同，可分为单级式、两级式和多级式并网系统。

为降低成本，提高系统容量和工作效率，这里采用了单级式三相并网拓扑电路。

图1示出光伏并网发电系统主电路结构图。

光伏电池阵列经断路器QF 1连接到逆变器的直流侧，再通过反向阻断二极管VD 和接触器KM 1与支撑电容C 相连接，逆变器交流侧电感L 通过接触器KM 2与并网变压器T 相连，该变压器采用三角形-星形接法，电压变比为220V/380V ，T 输出由断路器QF 2连接到本地负载和电网上。

PCC 为电网、并网逆变器和本地负载的公共节点图1主电路结构图光伏电池阵列开路电压随外界温度和光照强度的变化而改变。

当电压传感器检测到光伏电池阵列的输出电压高于设定的并网电压值时，闭合断路器QF 1，光伏阵列通过充电电阻R 1给C 充电，当直流侧电压达到最低转换值时，闭合KM 1并切除R 1，同时闭合KM 2和QF 2，启动光伏并网发电。

同步发电机同期并网研究摘要：同步发电机同期并网操作时电力系统运行中的一项基本操作，在相关项目实施过程中，对同步发电机同期并网过程、同期并网控制模式及算法进行研究和分析。

关键词：同期并网，自动准同期1 概述同步发电机同期并网操作时电力系统运行中的一项基本操作，要求发电机组与电网，在压差，频差允许条件下，在相角差接近于零或者控制在允许范围内，使发电机平滑无冲击的并入电力系统中，避免由于压差、频差或者相角差过大，造成合闸时发电机组绕组电流过大，对发电机[1]连轴系统造成冲击，因此，通过同期并网操作，将发电机组安全、可靠、准确快速的投入电网，从而保证系统可靠、安全运行及其重要。

2 同步发电机自动准同期的条件及原理2.1 同期方式电力系统中，同期方式可分为自同期和准同期两种。

自同期方式是将未加励磁电流的发电机的转速升到接近电网频率，滑差角频率不超过允许值，且机组的加速度小于某一给定值的条件下，首先合上并网断路器，接着合上励磁开关，给转子加上励磁电流，在发电机电动势增大过程中，由电力系统将并网的发电机组拉入同步运行。

准同期方式是将待并发电机在投入系统前通过调节调速器和励磁装置，使发电机转速接近同步转速，使机端电压接近系统电压，在频差、压差满足给定条件时，选择在零相角差到来前的合适时刻合上断路器，断路器触点闭合瞬间引起的电流小于允许值，发电机迅速被拉入同步运行。

2.2 自动准同期系统构成自动准同期装置一般由三个控制单元组成：（1）频差控制单元:检测机端电压与系统电压间滑差角频率，当频差不满足条件时，调节发电机转速，使两端电压接近；（2）压差控制单元:检测机端电压与系统电压间的电压差，当压差不满足条件时，通过调节励磁来调节机端电压，使它与系统电压之间的压差小于允许值；（3）合闸信号控制单元:当发电机与系统间频差和压差都满足并网条件时，选择合适的时间发出合闸信号，使并网断路器合闸时，相角差接近于零或控制在允许范围内。

一台电机发生故障或定期检修不会引起停电事故。

透平发电机并网-具体操作主要工作有:①应作必要的检查(如机组振动、电刷、氢压、内冷水压力和流t变化等);②在升至额定转速前完成并网前的操作准备(视接线方式将线路改运行、断路器改热备用状态等);③机组维持额定转速后，对本体应作必要的检查.并网包括并网操作和并网后的检查、加负荷并网操作在接到可以并网的命令后，送上控制、保护和信号用电源，执行并网操作:合上励磁开关，调节励磁使发电机(或带主变压器、支接厂用变压器)零起升压，在升压过程中必须注意表计变化(不应有定子电压升不上而定子电流上升的现象，如有则说明有短路.但带主变压器升压时，将有无功和小电流显示，须年确拥别).当电压升至额定值后，应检查定转子无接油砚象(即切换定子电压确认三相对地及相间电压正常平衡，切换转子正负两极对地电压正常);并核对转子电压和空载励磁电流正常;负序电流表指示应为零。

确定一切正常后经同期鉴定合上断路器，将发电机并人电网运行.并网的方法有两种:第一种采用准同期法并网。

此法又可分手动准同期和自动准同期两种。

通常最常用、最安全可靠的是采取自动准同期法，但无论采用哪种方法，都必须经过同期鉴定装!鉴定符合要求后，才能发出断路器合闸(即并列)脉冲。

不经过同期鉴定的手动准同期并网易造成发电机的电流冲击，甚至发生非同期并列，损坏发电机，因此一般不宜采用，若必须采用时，应由具有实际经验的操作人员操作，并加强监护。

经同期鉴定的手动准同期可作为自动装t失灵时的备用并网手段.采用自动准同期方法时，由自动装置微调转速和电压，使发电机断路器合闸瞬间的频率差、电压差和相位角差处于最佳状态.准同期并网的条件有:①待并发电机的电压相位、相序必须和系统电压的相位、相序一致，因此，检修后的发电机视必要在并网前应将发电机对系统进行核相，使相位和相序正确;考虑到断路器的固有合闸时间，应越前一个时间送出合闸脉冲，使断路器合闸瞬间的相位角差控制小于15。

基于虚拟同步电机的微电网二次调频技术
逄林;陆欣;武占侠;王学良;付美明;张洪明
【期刊名称】《电气传动》
【年(卷),期】2022(52)8
【摘要】传统虚拟同步发电机属于一次调频技术,在负载功率波动后,频率无法恢复至额定值,严重时影响微电网系统的安全性,为消除大幅度负载波动时频率稳态误差,提出了一种基于虚拟同步电机技术的二次调频方案。

首先,将频率外环计算得到的频率偏差通过PI控制器自动产生前馈功率,对频率—有功下垂控制器输出的参考机械功率进行补偿,并将它们共同作为同步电机机械方程的输入;其次,参考电力系统二次调频的机理与应用场合,定义了频率偏差界限的概念,仅当负载扰动较大且引起超过界限的频率偏差时,执行二次调频算法,消除稳态误差,不影响系统在低负载扰动时的动态性能。

仿真和实验验证了所提的二次调频技术的有效性。

【总页数】6页(P8-13)
【作者】逄林;陆欣;武占侠;王学良;付美明;张洪明
【作者单位】深圳市国电科技通信有限公司;清华大学电子工程系
【正文语种】中文
【中图分类】TM61
【相关文献】
1.含多虚拟同步发电机的微电网二次调频策略
2.基于电网二次调频原理的微电网下垂控制策略改进研究
3.基于虚拟同步电机控制的微电网稳定性分析
4.基于虚拟同
步发电机的多区域交直流互联电网二次调频控制5.基于VSG的微电网二次调频控制策略
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作者简介：付巍，男，１９７９年生，中北大学在读研究生，助教。

１同步发电机并网运行的优点三相同步发电机是常用的交流发电机，但是单一的１台三相同步发电机对电网供电有明显的缺点：（１）不能保证供电质量（电压和频率的稳定性）和可靠性（发生故障就得停电）；（２）无法实现供电的灵活性和经济性。

这些缺点可以通过多台三相同步发电机并联来改善。

通过并联可将几台同步发电机或几个发电站并成一个电网。

现代发电厂中都是把几台同步发电机并联起来接在共同的汇流排上，一个地区总是有好几个发电厂并联起来组成一个强大的电力系统。

电网供电比单机供电有许多优点：（１）提高了供电的可靠性，１台电机发生故障或定期检修不会引起停电事故。

（２）提高了供电的经济性和灵活性，例如水电厂与火电厂并联时，在枯水期和旺水期，两种电厂可以调配发电，使得水资源得到合理使用。

在用电高峰期和低谷期，可以灵活地决定投入电网的发电机数量，提高了发电效率和供电灵活性。

（３）提高了供电质量，电网的容量巨大，单台发电机的投入与停机，个别负载的变化，对电网的影响甚微，衡量供电质量的电压和频率可视为恒定不变的常数。

２同步发电机并网运行的条件同步发电机并网运行时，若要减小电网与发电机组组成的回路内产生的瞬时冲击电流，必须保证同步发电机的电压与电网电压在并网的瞬时相等，由此得出同步发电机并网运行的理想条件：（１）双方应有一致的相序；（２）双方应有相等的电压的有效值；（３）双方应有同样或者十分接近的频率和相位。

在以上３个条件中，相序一致是必须满足的，而其他两个条件要尽量满足。

下面就分析在满足相序一致条件下，其他两个条件未满足时对同步发电机并网运行的影响。

３同步发电机并网运行条件的分析设同步发电机Ａ相的瞬时电压为：ｕａ＝Ｕσｓｉｎ（ω!ａｔ＋θａ）；设电网Ａ相的瞬时电压为：ｕａ′＝Ｕａ′ｓｉｎ（ω!ａ′ｔ＋θａ′），假设同步发电机与电网的相序一致，而同步发电机与电网的电压有效值和频率不同，那么同步发电机与电网之间的瞬时电压差应该用下式表示：ｕ＝ｕａ－ｕａ′＝Ｕσｓｉｎ（ω!ａｔ＋θａ）－Ｕａ′ｓｉｎ（ω!ａ′ｔ＋θａ′）。

孤岛微电网多虚拟同步发电机频率无差协调控制策略
王自力;陈燕东;李雪萍;罗聪;符有泽;王海宁;傅家骏
【期刊名称】《电力系统保护与控制》
【年(卷),期】2024(52)7
【摘要】传统虚拟同步发电机的频率控制为有差控制,且虚拟惯量的引入使得虚拟同步发电机呈现二阶振荡特性,导致孤岛微电网多虚拟同步发电机并联系统在受到负荷扰动时面临频率偏移和有功超调的问题。

针对此,提出了一种多虚拟同步发电机频率无差协调控制方法。

该方法包含了兼具有功精确分配的频率无差调节控制和阻尼改进控制两部分,通过利用母线频率全局一致的“通信”效果,以分散式的形式协调系统内各台虚拟同步发电机,可主动消除微电网频率稳态偏差且实现各台虚拟同步发电机按照容量承担负荷有功功率,并抑制系统的有功超调。

最后,通过仿真和实验验证了所提控制方法的有效性。

【总页数】12页(P12-23)
【作者】王自力;陈燕东;李雪萍;罗聪;符有泽;王海宁;傅家骏
【作者单位】电能高效高质转化全国重点实验室(湖南大学);湖南第一师范学院;湖南大学深圳研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TM7
【相关文献】
1.一种基于虚拟同步发电机的多逆变器微电网频率无差调节策略
2.基于改进虚拟同步发电机的多逆变器频率无差控制策略
3.适用于孤岛微电网的电压型虚拟同步发电机自适应惯性控制与频率恢复控制
4.含异构微源孤岛微电网内虚拟同步发电机预同步控制策略
5.基于虚拟同步发电机双模式切换的柴储微电网无差调频控制策略
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