同步发电机并网运行的研究 贺小林
实验三同步发电机并网实验
实验三同步发电机并网运行及V形曲线的测定一、实验目的1．学习三相同步发电机投入电网并联运行的条件与基本操作方法。
2．掌握三相同步发电机与电网并联运行后，有功功率和无功功率的调节。
3. 掌握同步发电机V形曲线测定方法。
二、实验内容1．利用微机准同期控制装置和同期表，用手动方式将三相同步发电机投入电网并联运行。
2．研究三相同步发电机与电网并联运行后有功功率的调节方法。
3．测取三相同步发电机与电网并联运行当空载及三分之一负载时的V形曲线。
三、实验步骤和方法1．起动机组、使同步发电机的转速接近同步速。
2．调节同步发电机的励磁，使同步发电机电压接近电网电压。
3、当发电机转速接近同步速，发电机电压接近电网电压时，利用准同期装置及同期表选择恰当时机并网。
说明：以上详细步骤1-3请参考实验指导书4．操作原动机调速装置上的旋钮，逐渐增加原动机输入功率，观察发电机输出有功功率的变化。
5.操作励磁调节器上的励磁调节旋钮，逐渐增大发电机励磁电流，观察发电机输出无功功率的变化。
6.测取三相同步发电机与电网并联运行当空载及三分之一负载时的V形曲线。
（1）发电机并网后，调节原动机输入旋钮和励磁调节旋钮，使发电机输出的有功和无功功率均为0，记录此时的励磁电流值，即为发电机空载时的正常励磁电流。
逐步增大发电机励磁电流（过励），观察发电机定子电流、无功功率和有功功率、功角的变化情况，并将数据记入表中；减小发电机励磁电流（小于正常励磁电流，欠励），观察发电机定子电流、无功功率和有功功率、功角的变化情况，并将数据记入表中。
（2）发电机并网后，保持发电机输出的有功功率为N P P 3/12=不变，调节励磁电流，使发电机输出的无功功率均为0，记录此时的励磁电流值，即为发电机带三分之一负载时的正常励磁电流。
逐步增大发电机励磁电流（过励），观察发电机定子电流、无功功率和有功功率、功角的变化情况，并将数据记入表中；减小发电机励磁电流（小于正常励磁电流，欠励），观察发电机定子电流、无功功率和7．实验完毕，按照实验指导书中的方法进行发电机解列、灭磁、停机。
新能源发电装置同步控制研究及应用
新能源发电装置同步控制研究及应用一、引言随着能源需求的不断增长和环境污染问题的日益严重，新能源逐渐走向人们的生活中，取代传统的能源资源成为未来发展的主要趋势。
其中，新能源发电装置同步控制技术是新能源领域中的重要技术之一，对于新能源的运行性能和稳定性起到关键作用。
本文将从同步控制的概念、同步控制技术的发展和应用以及同步控制在新能源发电装置中的应用等方面进行详细论述。
二、同步控制的概念同步控制是指在多个系统或者组件之间实现同步运行的技术，也称为协调控制。
同步控制的主要目的是保证多个系统或者组件之间的信息传递和运行速度一致，从而达到良好的协同效应。
同步控制的具体实现通常包括了时间同步、数据同步和通信同步等几个方面，以满足不同应用场景下的需求。
三、同步控制技术的发展和应用同步控制技术起源于工业领域，主要用于多工位生产线的协同操作。
随着自动化技术的发展和应用，同步控制技术也得到了广泛的应用和深入的探究。
目前，同步控制技术已经被广泛应用于机器人控制、智能家居、智能电网等领域，成为智能制造和科技创新的重要手段。
四、同步控制在新能源发电装置中的应用同步控制在新能源发电装置中的应用是近年来新能源领域中的热点研究方向之一。
同步控制技术可以实现多个新能源发电装置之间的配合运行，并有效保证了电网的运行安全和稳定性。
例如，在风力发电中，同步控制可以用于协调多个风力发电机组的转速和输出功率，提高风电机组的发电效率。
在太阳能发电中，同步控制可以用于协调太阳能电池板组和逆变器组之间的能量转换，以确保太阳能发电系统的高效稳定运作。
五、总结同步控制技术的发展和应用，为新能源领域的创新和发展带来了新的机遇和挑战。
随着新能源技术的不断进步和发展，同步控制技术必将得到更广泛和深入的应用，为实现新能源的可持续发展和智能化管理提供强有力的技术支撑。
同步发电机励磁控制研究的综述与述评
同步发电机励磁控制研究的综述与述评
郝正航;邓祖平;邱国跃
【期刊名称】《贵州工业大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2005(034)006
【摘要】综述了同步发电机励磁控制的发展历史及现状,深入地分析了近年来励磁控制研究的新理论、新方法,并对各种励磁策略的优点和缺陷做出客观的评价,指出了改进方向.特别还指出了在该领域的研究工作中出现的若干误区,对此提出相应的建议及今后的研究重点,以供广大科研工作者及工程人员参考.
【总页数】5页(P43-46,50)
【作者】郝正航;邓祖平;邱国跃
【作者单位】贵州大学,电气工程学院,贵州,贵阳,550003;贵州大学,电气工程学院,贵州,贵阳,550003;贵州大学,电气工程学院,贵州,贵阳,550003
【正文语种】中文
【中图分类】TM761
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1.同步发电机励磁控制方式发展综述 [J], 李家坤
2.最优控制理论在同步发电机励磁控制中的应用—微机最优励磁控制器 [J], 樊俊;毛承雄
3.同步发电机励磁控制研究综述 [J], 彭咏龙;柳焯
4.同步发电机励磁控制研究的现状与走向 [J], 崔连峰
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直驱风电并网的电力系统动态特性分析与次同步振荡
汇报人：日期:CATALOGUE目录•引言•直驱风电并网模型及控制策略•电力系统动态特性分析•次同步振荡研究•直驱风电并网对电力系统动态特性的影响•直驱风电并网次同步振荡的抑制策略研究•结论与展望01引言研究背景与意义直驱风电并网技术作为新能源技术的重要发展方向，具有较高的应用价值和发展潜力。
直驱风电并网系统的动态特性分析对于电力系统的稳定运行具有重要意义。
次同步振荡是直驱风电并网技术中需要解决的关键问题之一，对于电力系统的安全性和稳定性具有重要影响。
010203研究现状与发展02031研究内容与方法23研究直驱风电并网系统的动态特性，包括风速、转速、功率等变量的动态变化规律和相互影响关系。
分析次同步振荡的产生机理和影响因素，研究如何通过控制策略和阻尼措施来抑制次同步振荡。
采用仿真分析和实验验证相结合的方法，对所提出的控制策略和阻尼措施进行验证和优化。
02直驱风电并网模型及控制策略风力发电机组模型电力电子变换器模型直驱风电并网模型最大风能捕获控制通过控制风力发电机组的电磁转矩，使得风能最大程度地转化为电能，提高风能利用率。
并网逆变控制直驱风电并网时，通过控制电力电子变换器的开关状态，实现电能的高效转换和传输，同时需要考虑电网电压频率和相位等因素。
直驱风电并网控制策略动态特性分析次同步振荡分析直驱风电并网运行特性分析03电力系统动态特性分析电力系统稳定性分析动态稳定性研究系统在遭受扰动后恢复稳定的能力。
静态稳定性暂态稳定性研究系统在故障发生后保持稳定的能力。
电力系统阻尼特性分析阻尼比衡量系统阻尼特性的指标，与系统的质量、刚度等因素有关。
自然阻尼系统在没有外部控制的情况下，由自身运动产生的阻尼。
强制阻尼系统在外部控制下，通过控制输入对系统施加的阻尼。
电力系统振荡模式分析04次同步振荡研究次同步振荡现象及机理次同步振荡现象次同步振荡机理次同步振荡对电力系统的影响稳定性问题次同步振荡可能导致电力系统的稳定性下降，影响电力系统的正常运行。
同步发电机并网运行
并联条件及其方法同步电机篇：第三章同步发电机并网运行并网运行的优势◆单机供电的缺点是明显的：既不能保证供电质量(电压和频率的稳定性)和可靠性(发生故障就得停电)，又无法实现供电的灵活性和经济性。
这些缺点可以通过多机并联来改善。
◆通过并联可将几台电机或几个电站并成一个电网。
现代发电厂中都是把几台同步发电机并联起来接在共同的汇流排上(见图17.1)，一个地区总是有好几个发电厂并联起来组成一个强大的电力系统(电网)。
◆电网供电比单机供电有许多优点：①提高了供电的可靠性，一台电机发生故障或定期检修不会引起停电事故。
②提高了供电的经济性和灵活性，例如水电厂与火电厂并联时，在枯水期和旺水期，两种电厂可以调配发电，使得水资源得到合理使用。
在用电高峰期和低谷期，可以灵活地决定投入电网的发电机数量，提高了发电效率和供电灵活性。
③提高了供电质量，电网的容量巨大(相对于单台发电机或者个别负载可视为无穷大)，单台发电机的投入与停机，个别负载的变化，对电网的影响甚微，衡量供电质量的电压和频率可视为恒定不变的常数。
电网对单台发电机来说可视为无穷大电网或无穷大汇流排。
同步发电机并联到电网后，它的运行情况要受到电网的制约，也就是说它的电压、频率要和电网一致而不能单独变化。
并联条件◆把同步发电机并联至电网的过程称为投入并联，或称为并列、并车、整步。
在并车时必须避免产生巨大的冲击电流，以防止同步发电机受到损坏、电网遭受干扰。
◆并车前必须检查发电机和电网是否适合以下条件：① 双方应有一致的相序；② 双方应有相等的电压；③ 双方应有同样或者十分接近的频率和相位。
◆若以上条件中的任何一个不满足则在开关K的两端，会出现差额电压，如果闭合K，在发电机和电网组成的回路中必然会出现瞬态冲击电流。
◆上述条件中，除相序一致是绝对条件外，其它条件都是相对的，因为通常电机可以承受一些小的冲击电流。
◆并车的准备工作是检查并车条件和确定合闸时刻。
通常用电压表测量电网电压，并调节发电机的励磁电流使得发电机的输出电压U=U1。
新型直驱交流励磁风力发电系统的并网控制策略
新型直驱交流励磁风力发电系统的并网控制策略作者：康尔良黄善武苏显贺来源：《哈尔滨理工大学学报》2020年第02期摘要：介紹了一种新型直驱交流励磁风力发电系统，在推导出新型直驱交流励磁发电机的数学模型基础上，提出一种基于矢量控制的空载并网控制策略。
机侧变换器和网侧变换器是双PWPM变换器，机侧变换器采用定子电压定向矢量控制，网侧变换器采用电网电压定向矢量控制，两者协调控制，实现直流母线电压稳定，有功功率和无功功率的解耦，功率因数可调。
励磁变换器采用定子磁链定向的矢量控制，通过控制励磁电流来控制定子空载电压，保证机侧PWM整流器的可靠运行。
在此基础上，对控制策略进行仿真分析。
仿真结果表明，在风速大范围变化时，该新型系统有良好的动、静态性能，能够实现并网操作，验证了该控制策略的可行性和有效性。
关键词：新型风力发电系统;直驱交流励磁;空载并网;PWM变换器;矢量控制DOI：10.15938/j.jhust.2020.02.014中图分类号：TM315文献标志码：A 文章编号：1007-2683（2020）02-0105-060 引言风能是一种“绿色”的可再生能源，而且我国可利用的风能资源丰富。
不论是从优化能源结构，还是从节能减排的环保角度，我国都应大力发展风电。
目前，变速恒频风力发电技术中双馈风力发电系统和直驱式永磁同步发电系统凭借其一系列优点和较成熟的技术成为现今使用最多的两个机型，但也存在一些缺点。
双馈风力发电系统中，需要使系统可靠性变差的齿轮箱，维护成本高。
发电机定子直接与电网连接，这种结构属于强耦合结构，低压穿越实现比较困难;直驱永磁同步发电系统中，省去齿轮箱，效率变高，但是转子侧电流频率、幅值不可控，能够发电的转速运行范围变窄。
全功率变换器对电网故障控制能力变强，但是大功率变换器成本高。
而且永磁同步电机体积大，永磁材料存在退磁、价格昂贵等问题。
为解决双馈风力发电系统定、转子与电网强耦合、可靠性差的问题，永磁直驱风力发电系统励磁不可控、运行范围窄的问题，介绍一种新型直驱式交流励磁风力发电系统。
同步发电机的并网运行
并网运行可能导致电网谐波污染 影响电网稳定性
同步发电机并网运行的步骤
04
启动前的检查
检查同步发电 机的电压、电 流、频率等参
数是否正常
检查同步发电 机的冷却系统、 润滑系统、控 制系统等是否
正常
检查同步发电 机的机械部分、 电气部分、控 制部分是否正
常
检查同步发电 机的接地系统、 保护系统等是
否正常
电流异常：检查发电机输出电流 是否正常必要时调整发电机输出 电流
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频率偏差：检查电网频率是否稳 定必要时调整发电机输出频率
温度异常：检查发电机温度是否 正常必要时调整发电机冷却系统
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汇报时间：20XX/01/01
同步发电机并网运行的注意事项
06
安全操作规程
检查发电机的绝缘性能 和接地情况
确保发电机的轴承和转 子正常工作
定期检查发电机的油位、 油温、油压等参数
确保发电机的调速系统 正常工作
确保发电机的报警系统 正常工作
确保发电机与电网的频 率、相位、电压一致
确保发电机的冷却系统 正常工作
确保发电机的通风系统 正常工作
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同步发电机的并网运行
汇报人：
汇报时间：20XX/01/01
目录
01.
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02.
同步发电机的 基本原理
03.
同步发电机的 并网运行方式
04.
同步发电机并 网运行的步骤
05.
同步发电机并 网运行中的问 题及处理方法
06.
同步发电机并 网运行的注意 事项
电子论文-基于同步PI控制的光伏并网发电系统研究
定稿日期：2009-03-17作者简介：时智勇（1983-），男，江苏连云港人，硕士研究生，研究方向为电力电子技术及应用。
1引言近年来，光伏发电作为太阳能利用的重要手段得到了飞速发展，欧洲光伏工业协会预测，2020年世界光伏发电将实现总装机容量195GWp ，发电量274TWh ，占全球发电量的1％，2040年光伏发电量将达到7368TWh ，占全球发电量的21％。
其中光伏发电中用于并网的比例愈来愈大，截止到2007年，世界平均光伏并网发电量占据了整个光伏发电的80%，欧洲更是达到了95%以上[1]。
光伏并网发电系统是集并网运行、最大功率点跟踪（MPPT ）、孤岛检测于一体的复杂的实时控制系统。
研究人员针对系统存在的问题提出了众多解决方法。
然而，当系统综合运行时，许多优化的方法不能兼容，甚至相互矛盾。
针对这种情况，提出了在同步PI 电流控制基础上，采用主动有功干扰孤岛检测法，实现光伏并网发电系统的高效、可靠运行。
2并网逆变器工作原理光伏并网发电系统主要由光伏阵列和并网逆变器组成，在可调度系统中还会配备蓄电池作为储能设备。
根据并网主电路拓扑的不同，可分为单级式、两级式和多级式并网系统。
为降低成本，提高系统容量和工作效率，这里采用了单级式三相并网拓扑电路。
图1示出光伏并网发电系统主电路结构图。
光伏电池阵列经断路器QF 1连接到逆变器的直流侧，再通过反向阻断二极管VD 和接触器KM 1与支撑电容C 相连接，逆变器交流侧电感L 通过接触器KM 2与并网变压器T 相连，该变压器采用三角形-星形接法，电压变比为220V/380V ，T 输出由断路器QF 2连接到本地负载和电网上。
PCC 为电网、并网逆变器和本地负载的公共节点图1主电路结构图光伏电池阵列开路电压随外界温度和光照强度的变化而改变。
当电压传感器检测到光伏电池阵列的输出电压高于设定的并网电压值时，闭合断路器QF 1，光伏阵列通过充电电阻R 1给C 充电，当直流侧电压达到最低转换值时，闭合KM 1并切除R 1，同时闭合KM 2和QF 2，启动光伏并网发电。
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1.4负序电流烧损转子
通常情况下，汽轮发电机运行于三相负荷对称状态。但在电力系统或发电机发生不对称故障时，则在三相负荷不对称情况下短暂运行。如电力系统中发生单相接地、两相短路故障及在单相重合闸动作过程中；或发电机出口开关在正常及故障状态下未能将三相负荷同时切入或断开的操作过程。发电机不对称运行时，定子绕组中除正序电流和电压外，还有负序、零序电流和电压。负序电流产生的反向旋转磁场，将在励磁绕组、阻尼绕组和转子铁芯内感生二倍频的电流，引起杂散铜耗和铁耗，致使发电机运行效率降低、转子过热，严重时烧毁转子。负序电流还可能引起转矩脉动和定子振动。
1.2定子铁芯故障
受制造与装配工艺影响，如硅钢片厚度及表层绝缘漆厚度偏差、冲剪及去边缘毛刺工艺、铁芯压装过程中压力大小及冷热压次数、两端压指的高度偏差等，以及电机铁芯长期处于交变电磁力作用下，致使定子铁芯叠片出现局部或整体松弛故障，有效铁芯片间绝缘破坏，产生片间短路和局部过热，甚至引起定子绕组连锁故障，直接影响发电机安全运行。
同步发电机并网运行的研究贺小林
摘要：汽轮发电机是生产作业中的重要动力设备。在作业中通过并网运行能够提高系统的控制能力，本文将重点进行分析。
关键词：发电机；并网运行；控制
1汽轮发电机运行故障诊断
本文针对汽轮发电机运行中几种主要故障进行分析。
1.1定子绕组故障
目前，我国大型汽轮发电机多采用“水-氢-氢”冷却方式，即定子绕组水内冷，转子绕组氢内冷及定子铁芯氢冷。由于设计与制造工艺落后，工序控制、生产流程及检验维修等质量管理不严，发电机在运行中承受机械应力与热应力等原因，易引发定子绕组接地和短路故障。定子绕组故障多发生在绕组端部，大致可分为：（1）定子线棒及引线的铜导体疲劳断裂；（2）焊接工艺不良导致的接头损坏；（3）定子冷却水回路堵塞；（4）端部紧固件的磨损；（5）定子绕组漏水；（6）遗留在定子绕组上的金属异物；（7）定子绕组的绝缘故障。
1.3转子绕组故障
转子绕组故障大致包括对地绝缘故障、匝间短路故障、热变形及集电环-电刷装置烧损等。转子绕组接地故障及匝间短路通常由以下几个原因引起：转子绕组过热，造成绝缘破坏；冷却器漏水，导电粉尘、金属异物、焊渣等进入转子绕组；制造工艺粗糙形成局部缺陷；运行中因受热应力和机械应力致使绝缘损坏；水内冷转子绕组堵塞，造成局部过热，使匝间绝缘烧损。汽轮发电机绕组因运行中承受热膨胀和机械作用等产生塑性变形，即残余变形或热变形。随着残余变形的不断积累，将造成转子绕组槽部及端部绝缘损坏，引起匝间短路或接地故障，严重时造成绕组断裂。对于有刷汽轮发电机，集电环与电刷的可靠接触是保证发电机正常运行的关键问题。两者接触不良将产生火花，严重时形成环火，烧毁刷握、刷架，损伤集电环绝缘，导致接地故障。
当发电机转速由3009r/min降低至3005r/min时，同期装置发出调压脉冲至AVR，提升励磁电流。由同步发电机空载运行特性可知，此时发电机主磁通Φ0将会增大，仍然可保证E0保持在恒定值，即转速改变时Ug可保持不变，符合-5％≤ΔU≤5％，达到并网条件之一。可见小幅改变发电机转速并不影响发电机并网电压。频率差值Δf＝fs-fg，频率作为机械参量直接与发电机转速相关。
2发电机组并网条件
（1）发电机的频率与系统频率相同。（2）发电机出口电压与系统电压相同,其最大误差应在5%以内。（3）发电机相序与系统相序相同。（4）发电机电压相位与系统电压相位一致。
3发电机的并网技术
同期装置定值经过核算，由长期经验积累与实践得知不能做变动。与发电机厂家技术人员进行商讨，最后将发电机并网前定速由3009r/min改为3005r/min。下面从并网三要素的角度来验证转速改为3005r/min的合理性。电压差值ΔU＝Us-Ug，Us由电网决定并保持在57.7V。并网前发电机为空载运行，空载时的电枢绕组感应电动势为发电机的空载电动势E0，此时E0等于定子端电压Ug。空载运行电动势E0＝4.44fNkN1Φ0。
4发电机并பைடு நூலகம்操作票
（1）检查发电机-变压器组回路无接地线。（2）测量发电机-变压器回路绝缘良好。（3）测量发电机励磁回路绝缘良好。（4）合上励磁变压器刀闸，并且检查良好。（5）合上励磁PT刀闸并且检查已合好。（6）合上仪表PT刀闸并且检查已合好。（7）检查励磁控制屏空气开关QF在断开位置。（8）检查励磁控制屏灭磁开关FMK在断开位置。（9）检查励磁控制屏按钮位置，试验按钮弹起恒IL控制按钮弹起、灭磁按钮按下。（10）合上励磁控制屏的空气开关QF。（11）合上励磁控制屏断路器QM1、QM2、QM3、QM4，检查风机启动，并且是吸风（向上抽）。（12）汽轮发电机转速维持3000r/min运行无异常。（13）合上发电机灭磁开关。（14）单击励磁系统手操器“启动励磁”（手动方式时单击“增磁”）。（15）查发电机出口电压至额定值。（16）检查同期屏同期直流电源正常。（17）切同期屏自动同期闭锁TJJ至“退出”。（18）将同期屏自动准同期装置手自动把手切换至“自动”。（19）单击DCS发变组110kV侧开关“同期装置投入”。（20）单击DEH“自动同期”。（21）待同期屏自动准同期装置指示灯至同期位置时，查发变组110kV侧开关自动合上。（22）将同期屏自动准同期装置手自动把手切换至“退出”。（23）断开同期装置电源。（24）通知汽机已并列。
5在下列情况下严禁发电机并列操作
1）同步指示器指示停在零位不动。2）同步指示器指示转动过快。3）同步指示器指示旋转时有跳动现象。4）同期装置设置不正确时。5）同期装置异常时。6）待并机组汽轮机调速系统不能维持3000r/min运行时。