進(jìn)入21世紀(jì)后,世界范圍內(nèi)對(duì)全球變暖的擔(dān)憂迫使能源向低碳化和無(wú)碳化方向轉(zhuǎn)型,可再生能源的開(kāi)發(fā)利用發(fā)展迅猛,使得電網(wǎng)電源日益朝著非同步機(jī)化方向發(fā)展,導(dǎo)致電網(wǎng)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(jī)電源之間的同步穩(wěn)定性、同步機(jī)電源與非同步機(jī)電源之間的同步穩(wěn)定性以及非同步機(jī)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(jī)理及其研究途徑。首先介紹了非同步機(jī)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(jī)電源由控制系統(tǒng)時(shí)延引起的失步以及同步機(jī)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(dú)考慮1種失步類型時(shí)的分析方法和綜合考慮所有失步類型時(shí)的分析方法;提出了從小系統(tǒng)到大系統(tǒng)步步推進(jìn)的失步機(jī)理分析技術(shù)路線,指出了機(jī)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(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。

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【部分圖文】：

圖1基于控制理論的SRF-PLL原理框圖

對(duì)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(dāng)PLL失去穩(wěn)定時(shí)就意味著PLL鎖相失敗，而PLL鎖相失敗就意味著該非同步機(jī)電源與電網(wǎng)電源之間失去同步穩(wěn)定性，由此產(chǎn)生的現(xiàn)象就是失步振蕩。圖2SRF-PLL的小信號(hào)分析模型

圖2SRF-PLL的小信號(hào)分析模型

圖1基于控制理論的SRF-PLL原理框圖對(duì)于采用PSL與電網(wǎng)電源保持同步的非同步機(jī)電源，其失去廣義同步穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素是PSL失步。PSL的結(jié)構(gòu)如圖3所示[3]，其模擬的同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)方程如下：

圖3PSL控制框圖

其中，H為發(fā)電機(jī)慣性時(shí)間常數(shù)；Δω=ω-ω0，為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速偏差，ω為實(shí)際轉(zhuǎn)速，ω0為額定轉(zhuǎn)速；t為時(shí)間；Pm為機(jī)械功率；Pe為電磁功率；D為阻尼系數(shù)；θ為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電角度。將非同步機(jī)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(jī)的機(jī)械功率Pm，實(shí)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(jīng)驗(yàn)，造成非同步機(jī)電源失去同步穩(wěn)定性的主要原因有2個(gè)：第1個(gè)是PLL鎖相失敗或者PSL失步；第2個(gè)是換流器控制系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)時(shí)間延遲累積造成的時(shí)延過(guò)長(zhǎng)[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(jī)之間的功角穩(wěn)定性破壞（功角失步）；(2)....

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