模拟同步发电机特性的同步逆变器研制.pdf

第26卷第11期
电力系统及其自动化学报
Vol 26 No. 1
2014年11月
Proceedings of the CSU-EPSA
2014
模拟同步发电机特性的同步逆变器研制
杨亮…,王聪',吕志鹏2,刘海涛2,曾正3
1.中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院,北京100083;2.中国电力科学研究院,北京100192
3.重庆大学电气工程学院,重庆400044)
摘要:针对分布式可再生能源并网接口的先进控制策略,详细阐释了能使并网逆变器模拟传统同步发电机动
态行为的同步逆变器技术。在同步发电机数学模型的基础上,给出了同步逆变器的控制策略,并深入讨论了
同步逆变器参与电网调压和调频的能力,及其相应控制器参数的整定方法。通过将并网逆变器控制为同步逆
变器,可以大大提升电网对含并网逆变器的分布式电源的接纳能力,降低传统并网逆变器对电网稳定带来的
冲击。最后,利用1台10kW的同步逆变器样机验证并网逆变器在模拟同步发电机特性、调节无功输出、以
及参与电网调压和调频等方面的可行性和正确性。
关键词:电力系统;分布式可再生能源;并网逆变器;同步发电机;同步逆变器
中图分类号:TM464文献标志码:A文章编号:1003-8930(2014)11-0012-05
Prototype Validation of Synchronverter for Synchronous-generator-emulated
YANG Liang" 2, WANG Cong, IU Zhi-peng?, LIU Hai-tao?, ZENG Zheng
( 1. School of Mechanical Electronic and Information Engineering, China University of Mining and
Technology, Beijing 100083, China; 2. China Electric Power Research Institute, Beijing 100192
China; 3. School of Electrical Engineering, Chongging University, Chongging 400044, China)
Abstract Face to the inverter-based interfaces of renewable energy resources(RERS), the advanced control scheme
of a grid-connected inverter Lo emulate the features of traditional synchronous generator, named as synchronverter, is
explained and validated in detail. On the basis of mathematical model of raditional synchronous generator, the contro
strategy of synchronverter is achieved. Furthermore, the settings of the key parameters which influence the perfor-
mances of synchronverter on voltage and frequency regulation of utility are carefully addressed. With the aid of syn
chronverter, the grid-connected inverter can be equivalently viewed as a synchronous generator. As a result, the RERS
can be connected to utility in a utility-riendly way, which may enhance the penetration of RERS in future RER-OR
ented utility. Finally, a 10 k W proto ype is built to verify the validation and effectiveness of the synchronverter on reac
tive generation, voltage supporting and frequency regulation
Key words: power system; distributed renewable energy; grid-connected inverter; synchronous generator; synchron-
verter
随着能源危机和环境污染问题的日益严重叫,最大功率跟踪控制,一般不参与电网调压和调频。
基于可再生能源的分布式发电系统得到了广泛关然而,随着分布式发电在电力系统中的比例逐渐
注2?。作为分布式发电系统的接口,并网逆变器通增加,分布式发电对电力系统的影响不可忽略?。
常将可再生能源发出的电能转化为电网可接受的
控制改变并网逆变器的运行特性,并将并网
交流电能。可再生能源发电存在随机性和波动性,逆变器模拟为传统同步发电机,对于提升电网对
为了充分利用可再生能源,分布式电源通常采用分布式电源的适应性和接纳能力大有裨益。文献
收稿日期:2014-04-21;修回日期:2014-05-21
基金项目:国家自然科学基金项目(51077125):国家电网“千人计划”专项支持项目(PD71-12-017);国家电网公司基础性前瞻性科
技项日(2014)