【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及新能源发电，并且更具体地，涉及一种新能源同步发电机的稳态功率传输与暂态支撑控制方法。
技术介绍
1、目前主流的风、光发电均以电力电子变流器为并网接口，在电网故障情况下，因电力电子器件弱耐受能力而设计的故障穿越和控制切换策略在弱电网下进一步放大系统的暂态过程，导致故障穿越期间的失稳脱网或故障恢复时的暂态过电压脱网。
2、未来，随着新能源持续大规模开发和传统同步发电逐步被替代，上述问题将在局部电网、省级电网等不同层次的电力系统中日益突出，成为制约新能源发展的系统性问题。
3、为改善上述问题，主要有两种方案。第一种方案是通过加装同步电源增强电网强度和同步特性，然而工程上安装同步调相机的方案成本较高，且只能配置到较高的电压等级，对新能源机端的支撑能力有限。也有学者提出了新能源驱动同步电动机-同步发电机并网的方案，但是，其发电侧为100％新能源发电驱动相同容量的电动机，孤岛系统的稳态和暂态稳定运行难度大，工程应用难。
4、开绕组电机是一种将常规电机定子绕组中性点打开而呈现出双端口开放式绕组的新型电机类型，其应用领域主要集中在在电动汽车、电动舰船领域。现有技术初步探索了开绕组电机作为新能源发电和电网接口的可行性，但均将开绕组电机作为发电机使用，主要作用是将机械能转变电能，通过原动机实现同步并网，未考虑无法将开绕组电机作为并网接口无机械能输入的情况，更未对新能源接入电网后可能面临的多种挑战展开研究。如何使新能源发电在稳态运行时具有同步发电机的电压和频率支撑能力，在电网故障时具有与同步调相机相近
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供一种新能源同步发电机的稳态功率传输与暂态支撑控制方法。
2、根据本专利技术的一个方面，提供了一种新能源同步发电机的稳态功率传输与暂态支撑控制方法，包括：
3、在新能源同步电机的发电变流器与电网间串入预先构建的开绕组同步电机；
4、构建新能源同步电机的稳态下垂控制策略以及暂态控制策略；
5、在发电变流器与开绕组同步电机中间设置crowbar电路，并在crowbar电路串联电感组件；
6、在新能源同步电机稳态运行的情况下，切换至稳态下垂控制策略对新能源同步电机的稳态功率传输进行控制；
7、在新能源同步电机发生故障的情况下，切换至暂态控制策略、crowbar电路以及开绕组同步电机对电网进行暂态支撑控制。
8、可选地，开绕组同步电机包括：
9、开绕组同步电机状态方程：
10、
11、电磁转矩方程：
12、
13、转子运动方程：
14、
15、式中，jm为电机转动惯量，te为电磁转矩，tl为原动机转矩，dm为电机阻尼系数，um为5×1电机dq轴电压矩阵；rm为5×5电机dq轴电阻矩阵；im为5×1电机dq轴电流矩阵；ψm为5×1电机dq轴磁链矩阵；ωm为5×5电机同步系数矩阵；lm为5×5电机dq轴电感矩阵，isd、isq为定子绕组dq轴电流，ψsd、ψsq为定子绕组dq轴磁链，if为励磁电流，idd、idq为阻尼绕组dq轴感应电流；lad、laq为dq轴电枢反应电感，ld、lq为dq轴同步电感，lf为转子励磁绕组自感，ldd、ldq为阻尼绕组dq轴自感。
16、可选地，构建新能源同步电机的稳态下垂控制策略，包括：
17、构建新能源同步电机的电机稳态矢量方程以及系统稳态矢量方程；
18、根据电机稳态矢量方程以及系统稳态矢量方程，构建稳态下垂控制策略。
19、可选地，稳态下垂控制策略为：
20、
21、其中，m、n分别为有功、无功下垂系数，pref、qref分别为有功、无功功率参考值，ωref为参考频率，v为参考电压幅值。
22、可选地，在新能源同步电机发生故障的情况下，切换至暂态控制策略、crowbar电路以及开绕组同步电机对电网进行暂态支撑控制，包括：
23、在新能源同步电机发生故障的情况下，切换至暂态控制策略，投入crowbar电路，并且开绕组同步电机转入调相机运行，附加励磁控制，对电网进行暂态支撑控制。
24、根据本专利技术的另一个方面，提供了一种新能源同步发电机的稳态功率传输与暂态支撑控制装置，包括：
25、串入模块，用于在新能源同步电机的发电变流器与电网间串入预先构建的开绕组同步电机；
26、构建模块，用于构建新能源同步电机的稳态下垂控制策略以及暂态控制策略；
27、设置模块，用于在发电变流器与开绕组同步电机中间设置crowbar电路，并在crowbar电路串联电感组件；
28、第一切换模块，用于在新能源同步电机稳态运行的情况下，切换至稳态下垂控制策略对新能源同步电机的稳态功率传输进行控制；
29、第二切换模块，用于在新能源同步电机发生故障的情况下，切换至暂态控制策略、crowbar电路以及开绕组同步电机对电网进行暂态支撑控制。
30、根据本专利技术的又一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行本专利技术上述任一方面所述的方法。
31、根据本专利技术的又一个方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：处理器；用于存储所述处理器可执行指令的存储器；所述处理器，用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行所述指令以实现本专利技术上述任一方面所述的方法。
32、从而，本专利技术提出了一种新能源同步发电机的稳态功率传输与暂态支撑控制方法，在新能源同步电机的发电变流器与电网间串入预先构建的开绕组同步电机，构建新能源同步电机的稳态下垂控制策略以及暂态控制策略；在发电变流器与开绕组同步电机中间设置crowbar电路，并在crowbar电路串联电感组件；在新能源同步电机稳态运行的情况下，切换至稳态下垂控制策略对新能源同步电机的稳态功率传输进行控制；在新能源同步电机发生故障的情况下，切换至暂态控制策略、crowbar电路以及开绕组同步电机对电网进行暂态支撑控制。本申请针对新型的同步电机接口新能源发电拓扑，通过同步电机接口新能源发电稳态控制策略，使同步电机接口新能源发电装置具有良好的功率传输效果、电网扰动无功支撑能力和构网特性。并针对暂态支撑期间的电流和功率波动问题，提出了一种投入逆变器的暂态控制策略，可在电网低电压穿越时提供2倍额定电流甚至更高的短路电流，高于传统逆变器；并且相比于调相机，有效降低了短路电流和无功功率的波动，显著提高了暂态支撑能力和稳定性。
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1.一种新能源同步发电机的稳态功率传输与暂态支撑控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述开绕组同步电机包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，构建所述新能源同步电机的稳态下垂控制策略，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述稳态下垂控制策略为：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述新能源同步电机发生故障的情况下，切换至所述暂态控制策略、所述Crowbar电路以及开绕组同步电机对所述电网进行暂态支撑控制，包括：
6.一种新能源同步发电机的稳态功率传输与暂态支撑控制装置，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述开绕组同步电机包括：
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，构建模块，包括：
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述稳态下垂控制策略为：
10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，第二切换模块，包括：
11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存
12.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
...【技术特征摘要】
1.一种新能源同步发电机的稳态功率传输与暂态支撑控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述开绕组同步电机包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，构建所述新能源同步电机的稳态下垂控制策略，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述稳态下垂控制策略为：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述新能源同步电机发生故障的情况下，切换至所述暂态控制策略、所述crowbar电路以及开绕组同步电机对所述电网进行暂态支撑控制，包括：
6.一种新能源同步发电机...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘纯，张明远，汪海蛟，何国庆，吴福保，曲平，张斌，孙艳霞，张悦，陶以彬，李洋，冯煜尧，张兴，王盼盼，柴炜，张小瑜，孙文文，赵牧驰，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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