進入21世紀后,世界范圍內對全球變暖的擔憂迫使能源向低碳化和無碳化方向轉型,可再生能源的開發(fā)利用發(fā)展迅猛,使得電網電源日益朝著非同步機化方向發(fā)展,導致電網電源之間的同步穩(wěn)定性呈現(xiàn)出新的形態(tài)——廣義同步穩(wěn)定性。廣義同步穩(wěn)定性包含了同步機電源之間的同步穩(wěn)定性、同步機電源與非同步機電源之間的同步穩(wěn)定性以及非同步機電源之間的同步穩(wěn)定性。為此,探討廣義同步穩(wěn)定性意義上的失步機理及其研究途徑。首先介紹了非同步機電源保持廣義同步穩(wěn)定性的基本手段。然后分析了廣義同步穩(wěn)定性意義上的3種失步類型,包括鎖相環(huán)的鎖相失敗失步和功率同步環(huán)失步、非同步機電源由控制系統(tǒng)時延引起的失步以及同步機之間的功角失步。最后討論了廣義同步穩(wěn)定性的分析方法,包括單獨考慮1種失步類型時的分析方法和綜合考慮所有失步類型時的分析方法;提出了從小系統(tǒng)到大系統(tǒng)步步推進的失步機理分析技術路線,指出了機電暫態(tài)模型不適用于分析廣義同步穩(wěn)定性的原因,闡明了基于全電磁暫態(tài)仿真分析電力系統(tǒng)廣義同步穩(wěn)定性是未來發(fā)展的趨勢。

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圖1基于控制理論的SRF-PLL原理框圖

對于SRF-PLL，決定其性能的主要參數(shù)是PI控制器的參數(shù)kp和ki，當PLL失去穩(wěn)定時就意味著PLL鎖相失敗，而PLL鎖相失敗就意味著該非同步機電源與電網電源之間失去同步穩(wěn)定性，由此產生的現(xiàn)象就是失步振蕩。圖2SRF-PLL的小信號分析模型

圖2SRF-PLL的小信號分析模型

圖1基于控制理論的SRF-PLL原理框圖對于采用PSL與電網電源保持同步的非同步機電源，其失去廣義同步穩(wěn)定性的關鍵因素是PSL失步。PSL的結構如圖3所示[3]，其模擬的同步發(fā)電機的運動方程如下：

圖3PSL控制框圖

其中，H為發(fā)電機慣性時間常數(shù)；Δω=ω-ω0，為發(fā)電機轉速偏差，ω為實際轉速，ω0為額定轉速；t為時間；Pm為機械功率；Pe為電磁功率；D為阻尼系數(shù)；θ為發(fā)電機轉子電角度。將非同步機電源注入交流系統(tǒng)的有功功率指令值Psref替代同步發(fā)電機的機械功率Pm，實際有功功率Ps替代同步發(fā)....

圖4廣義同步穩(wěn)定性的失步類型

根據(jù)目前的工程經驗，造成非同步機電源失去同步穩(wěn)定性的主要原因有2個：第1個是PLL鎖相失敗或者PSL失步；第2個是換流器控制系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)時間延遲累積造成的時延過長[11-12]。因此，廣義同步穩(wěn)定性意義下的失步可以分為3種類型：(1)同步機之間的功角穩(wěn)定性破壞（功角失步）；(2)....

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