隨著新能源、直流輸電、儲能等技術(shù)的發(fā)展,大規(guī)模電力電子裝備接入電網(wǎng)并深刻地改變著現(xiàn)代電力系統(tǒng)的動態(tài)特性。與同步發(fā)電機(jī)不同,電力電子裝備由半導(dǎo)體開關(guān)器件所構(gòu)成,它與電網(wǎng)之間的同步特性不是由物理旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子主導(dǎo),而是由相應(yīng)的控制策略決定,即電力電子裝備的大規(guī)模滲透使得電力系統(tǒng)逐漸由同步發(fā)電機(jī)主導(dǎo)的"物理同步"轉(zhuǎn)變?yōu)?控制同步"。電力電子裝備的高可控性與靈活性為提高電力系統(tǒng)的同步穩(wěn)定性和動態(tài)性能提供了可能,但目前由于對電力電子裝備"控制同步"特性的認(rèn)識尚未完全清晰,難以做到發(fā)揮電力電子裝備的優(yōu)勢以提升系統(tǒng)動態(tài)性能,甚至在很多情況下還會因?yàn)橥娇刂圃O(shè)計(jì)的不合理而出現(xiàn)同步失穩(wěn)現(xiàn)象,危及電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。為此,簡要回顧當(dāng)前電力電子裝備的同步穩(wěn)定分析與控制設(shè)計(jì)等方面的成果,并基于現(xiàn)有的同步控制結(jié)構(gòu),提出一種涵蓋了鎖相環(huán)型控制與組網(wǎng)型控制的統(tǒng)一同步控制結(jié)構(gòu),通過將不同類型的同步控制結(jié)構(gòu)解析為控制回路之間連接方式的不同,進(jìn)而將不同的同步控制結(jié)構(gòu)參數(shù)化,并以此探索更優(yōu)的同步控制結(jié)構(gòu)。最后,對現(xiàn)有的同步穩(wěn)定分析方法、技術(shù)路線與物理認(rèn)識進(jìn)行總結(jié),并從中凝練出未來可能的研究方向。

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【部分圖文】：

圖1鎖相環(huán)型與組網(wǎng)型變流器的典型控制框圖

還值得一提的是，鎖相環(huán)型與組網(wǎng)型控制下裝備的頻率支撐實(shí)現(xiàn)方式也是不同的。在組網(wǎng)型控制中，由于對轉(zhuǎn)子搖擺方程的模擬，變流器具有一次調(diào)頻特性以及慣量，因此在實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)同步的同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了對電網(wǎng)的頻率支撐。但在鎖相環(huán)型變流器中，由于鎖相環(huán)具有對于電網(wǎng)頻率的快速跟蹤特性，且在定功率控制下幾乎....

圖2鎖相環(huán)型與組網(wǎng)型變流器的同步原理

其中，J為虛擬慣量系數(shù)；D為阻尼系數(shù)；Pref為功率參考值。由式（3）、（4）可知，系統(tǒng)存在2個(gè)平衡點(diǎn)，如圖2(b）中的點(diǎn)A與點(diǎn)B所示，但其中僅有點(diǎn)A是穩(wěn)定平衡點(diǎn)。組網(wǎng)型變流器在式（3）、（4）的作用下運(yùn)動到平衡點(diǎn)A的過程即是暫態(tài)下的同步過程。需要指出的是，正是由于式（1）與式（....

圖3電力電子裝備并網(wǎng)系統(tǒng)

阻抗建模在頻域下用傳遞函數(shù)/傳遞函數(shù)矩陣表示并網(wǎng)設(shè)備的電壓/電流接口特性。若選取電流為輸入、電壓為輸出，則得到設(shè)備的2×2阻抗模型Z；若選取電壓為輸入、電流為輸出，則得到設(shè)備的2×2導(dǎo)納模型Y，如圖3所示。通過主動注入電流或電壓可以得到阻抗特性，因此，在控制結(jié)構(gòu)或控制參數(shù)未知的前....

圖4同步主導(dǎo)回路模型

基于同步主導(dǎo)回路的分析方法通過選擇鎖相環(huán)的輸出相位ΔθPLL與控制器中q軸電壓ΔVq分別作為系統(tǒng)的輸入與輸出，如圖4所示。以此構(gòu)建的同步主導(dǎo)回路模型的優(yōu)點(diǎn)在于由于ΔVq與ΔθPLL正是鎖相環(huán)的輸入與輸出，因此系統(tǒng)被天然地劃分為2個(gè)子對象：鎖相環(huán)回路動態(tài)fPLL(s)以及除鎖相環(huán)以....

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