同步发电机和非同步发电机电源接入强弱电网系统小扰动稳定特性比较与统一分析

本文对比分析同步发电机、跟网型与构网型变流器在强/弱电网下的小扰动失稳机理，揭示外环控制是共性诱因；构建统一类Heffron-Phillips模型，通过反馈传递函数分解阐明附加负阻尼转矩机制，并经仿真与HIL实验验证。

同步发电机(SG)和跟网型变流器并网系统在弱电网下会存在稳定性问题,而构网型变流器并网系统在强电网下会存在稳定性问题,但对这三种电源接入电网后强弱电网失稳的特性缺少统一认识.为此,该文对 SG 和非 SG 电源并网系统的强弱电网小扰动失稳机理进行比较分析.首先,用特征值分析法对三种电源并网系统的同步环二阶模型和考虑外环(分别对应励磁调节和暂态电势、直流电压控制、端电压控制)的四阶模型的小扰动稳定性进行比较,确定了三种电源并网系统强弱电网失稳现象均与外环控制有关;其次,分别构建三种电源并网系统的类Heffron-Phillips 模型,通过以同步环为主导环路、外环控制为附加支路的统一视角进行分析,基于反馈支路传递函数分解法,将三种电源并网系统不同结构的反馈传递函数G(s)分解为统一结构的二阶振荡环节 H1(s)和剩余环节 H2(s),统一分析系统强弱电网失稳的附加负阻尼转矩机理;最后,通过Matlab/Simulink仿真和硬件在环实验验证上述理论分析结果的有效性,并对SG和非SG电源接入强弱电网系统小扰动稳定的更加一般化统一认识加以讨论.