基于IMPMMS并網的新能源電壓穩定性分析

摘 要：

新能源并網比例過高導致新能源電網電壓穩定性低和機組脫網風險，永磁發電機組（IMPMMS）對系統具有電壓補償能力，能滿足新能源電網無功需求。本文根據永磁發電機組的結構和工作原理，分析了永磁發電機組的電壓補償機理，推導影響無功調節能力的參數。結合新能源通過永磁發電機組并網的狀態方程，建立電力系統仿真模型，對比不同程度電壓跌落下永磁發電機組與傳統機組的電壓補償能力及電壓隔離作用，最后研制一臺縮比樣機。仿真和試驗結果表明：網側電壓跌落幅度越大，永磁發電機組電壓補償能力越強，且永磁發電機組機械隔離可以隔離故障對新能源機組的影響，有效防止新能源脫網風險的發生，提高新能源發電系統的電壓穩定性。

關鍵詞：高比例新能源；永磁發電機組；無功補償能力；電壓隔離；電壓穩定性

DOI：10.15938/j.emc.2024.03.007

中圖分類號：TM351;TM712

文獻標志碼：A

文章編號：1007-449X（2024）03-0066-09

收稿日期： 2022-08-08

基金項目：

作者簡介：鄭軍銘（1990—），男，博士研究生，研究方向為特種電機設計及其控制；

馮 麗（1982—），女，碩士，副教授，研究方向為電機及其控制；

蔡志遠（1963—），男，博士，教授，博士生導師，研究方向為特種電機設計及控制；

張炳義（1954—），男，博士，教授，博士生導師，研究方向為特種電機設計及控制。

通信作者：張炳義

Voltage stability analysis of new energy based on IMPMMS grid connection

ZHENG Junming1， FENG Li2， CAI Zhiyuan1， ZHANG Bingyi1

（1.School of Electrical Engineering， Shenyang University of Technology， Shenyang 110870， China;

2.School of Electrical Engineering， Shenyang Polytechnic College， Shenyang 110033， China）

Abstract：

In view of the problem that the high proportion of new energy grid-connected leads to the voltage stability of the new energy grid and the risk of the unit being disconnected from the grid， the inertia motivity permanent magnet machine set （IMPMMS） has the voltage compensation capability for the system， which can meet the reactive power requirements of the new energy grid. According to the structure and working principle of the IMPMMS， the voltage compensation mechanism of the permanent magnet generator set was analyzed， and the influencing parameters that affect its reactive power regulation ability were deduced. Combined with the state equation of the new energy through the grid connection of the IMPMMS， the simulation model of the power system was established， and the voltage compensation capability and the voltage isolation effect of the IMPMMS and the traditional generator set under different degrees of voltage drop were compared， and finally a scaled prototype was developed. The simulation and test results show that the greater the voltage drop on the grid side， the stronger the voltage compensation capability of the IMPMMS， and the mechanical isolation of the IMPMMS can isolate the impact of the fault on the new energy generator set， prevent the risk of new energy off-grid and improve the voltage stability of the entire new energy power generation system.

Keywords：high proportion of new energy; inertia motivity permanent magnet machine set; voltage compensation capability; voltage isolation; voltage stability

0 引 言

隨著化石能源的逐漸枯竭、環境惡化以及氣候變暖等問題日益突出，在雙碳目標下新能源的開發與應用已成為能源領域的重要基礎和發展方向，大量風力、光伏發電等新能源機組并網比例不斷增長是未來電力系統的必然趨勢［1-2］。但隨著新能源發電在電力系統的占比增加和同步機占比的降低，新型電力系統應對擾動或故障穿越的能力降低，給電力系統安全運行和穩定性帶來了新的挑戰。

虛擬同步發電機（virtual synchronous generator，VSG）技術是將同步發電機特性引入到新能源變流器控制中，使新能源機組具備與同步發電機相似的響應特性，不僅可實現頻率解耦、下垂控制、綜合慣量控制等功能，而且還可以增加系統的慣性，提高穩定性［3-4］，但VSG技術無法支撐電網的電壓，需要額外的裝置來提供無功功率。新能源接入電力系統要求其既滿足自身需要，還要滿足輸電線路上設備的無功需求。廣泛應用于新能源電網中的SVC和STATCOM裝置具備無功補償能力，可維持電網的電壓穩定，但SVC的無功功率會隨著并網點電壓降落而減小，而STATCOM由于功率轉換器的限制，在電網故障下無法提供超出容量的無功功率，增加了電壓不穩定風險 ［5-6］。

高比例新能源電網發展使得調相機重新受到電力行業的重視，相比于SVC和STATCOM，調相機作為同步旋轉設備，可短時間內向系統提供強大的無功支撐，而且無功輸出可根據電網運行情況進行靈活調節［7］。但調相機安裝位置集中在送端換流站，不能有效抑制新能源并網的電壓波動，與“就地平衡”無功補償原則相悖，故文獻［8］提出了分層分散配置調相機的方法，即分布式調相機，但調相機接入點距新能源電場始終存在一定的電氣距離，當系統電壓不穩定時，新能源并網點電壓波動依然很大，新能源機組仍然存在脫網的風險。所以提高新能源機組自身電壓補償能力是本領域的研究重點。文獻［9］提出了慣性儲能永磁發電機組（inertia motivity permanent magnet machine set，IMPMMS），將新能源機組與電網串聯起來，改變了新能源機組通過電力電子器件的并網方式，使新能源并網接口具備真實大慣量，可提升對新能源電網頻率的支撐能力和新能源機組的故障穿越能力；采用文獻［10］提出的源網相位差控制策略，可實現永磁發電機組向電網穩定地傳輸有功功率。目前還沒有針對永磁發電機組對新能源電網無功補償能力方面的研究，因此，本文針對永磁發電機組在新能源電網電壓穩定性中起到的作用進行分析。

根據永磁發電機組結構，首先介紹永磁發電機組的工作原理和功能，針對新能源電力系統電壓穩定性的問題，對永磁發電機組電壓補償特性進行分析，從無功調壓機理上確定影響電網無功支撐能力的參數；然后結合列寫的永磁發電機組狀態方程，確定新能源通過永磁發電機組并網的狀態方程，建立基于PSCAD的永磁發電機組的電力系統仿真模型；通過仿真分析可知，隨著電壓跌落深度增大，永磁發電機組無功支撐能力越明顯，在電壓跌落100%情況下穩定運行，而且可隔絕電網側的電壓跌落，使新能源側不受電網故障帶來的影響，這是傳統機組不具備的；由于機組功率、尺寸較大以及實驗條件的限制，最后以一臺縮比樣機進行實驗驗證，證明永磁發電機組可使電力系統電壓穩定，防止新能源側發生脫網事故。

1 永磁發電機組介紹

1.1 永磁發電機組結構及工作原理

永磁發電機組系統原理圖和結構圖分別如圖1和圖2所示。永磁發電機組由1臺永磁電動機和1臺永磁發電機組成。永磁電動機和永磁發電機皆采用外轉子結構，2臺電機轉子和外轉子滾筒以及兩側端蓋共同構成永磁機組的旋轉部件，稱為一體化飛輪轉子。永磁電動機由新能源機組驅動，新能源機組與永磁電動機一起作為原動機為永磁發電機提供機械轉矩，永磁發電機將機械能變為電能后直接并入電網。在運行時，2臺永磁電機轉子同時、同向和同速旋轉，這個轉速也是電網的同步轉速。永磁發電組可實現當電網電能發生階躍變化時提供零響應補償，同時還可以通過永磁電動機側的變頻器實現有功功率調節，以及通過永磁發電機轉子側的勵磁系統實現對電網無功功率補償。

1.2 永磁發電機組應用前景

1.2.1 永磁發電機組應用的可行性

由圖1可知，新能源采用永磁發電機組并網的方式既不需要改變新能源變流器的結構，也不要求在電網側添加任何新設備，只需滿足設計的永磁發電機組將二者串聯起來即可，說明這種并網方式是可行的。新型并網方式不僅僅是利用永磁發電機組將新能源測和電網側串聯起來，最重要的是重新使新能源電網擁有了與傳統機組如火電機組、水電機組、核電機組等相似的穩定性，其穩定來源正是永磁機組。其中永磁發電機組中永磁發電機的電壓特性以及轉子側勵磁系統提供無功支撐，維持網側電壓穩定；共用外轉子的真實的機械慣量可為電網提供充足的慣性，抑制頻率波動，維持頻率穩定［9］。

1.2.2 永磁發電機組應用的經濟性

永磁發電機組系統相當于在新能源和電網之間增加了由2臺永磁電機組成的能量轉換環節。目前單臺裝機量最多的風機組為1 MW，以1 MW永磁發電機為例，電機額定效率在97%以上。如果2臺永磁電機效率達到97%，那永磁發電機組的額定效率可達到94%甚至更高。但因風機、光伏等新能源機組的輸出功率的隨機性，大部分時間輸出功率在40%～70%區間變化。永磁發電機組在大幅度降額運行時仍可以保持較高的效率，使得永磁發電機組在新能源出力較低時不會增加過多的損耗；在新能源機組不出力的特殊工況下，永磁電動機空載運行，永磁發電機并網做電動機運行，這時永磁發電機組運行特性與調相機相同，能夠為電網提供一定的無功支撐能力。

綜上，永磁發電機組在額定運行時不會增加過多的電能損耗，降額運行時也可以保持高效率，在經專門設計后，工作效率可進一步提高；不依賴昂貴的電池存儲系統，可降低新能源電網故障率，總體看來永磁發電機組工作效率可以接受，應用的經濟性可期待。

1.2.3 永磁發電機組的應用范圍

永磁發電機組的額定容量可根據新能源機組的容量選擇。對于直驅風力發電機，目前單臺最大容量為5.5 MW，半直驅風力發電機單臺最大容量為12 MW，而光伏發電因其能夠分單元連接的特點，可依據永磁發電機組的容量進行整定配合。根據當前大容量永磁電機制造工藝水平其容量可達到10 MW級別甚至100 MW都是可實現的，所以永磁發電機組可滿足單臺（容量為幾兆瓦）以及若干臺并聯（總容量為幾十兆瓦）的新能源機組并網，增加了永磁發電機組應用的靈活性和適用范圍。

2 永磁發電機組無功調壓特性分析

根據永磁發電機組介紹可知，永磁發電機組是同一套機械系統連接的兩套永磁電機的系統，僅由各自的電磁轉矩相互影響。當電網側發生電壓暫降時，在永磁發電機組中的永磁發電機定子繞組中會產生感應電流，此時定子電流增大，造成轉速下降，系統進入到波動的動態過程，但轉速變化給永磁電動機電壓帶來的影響微乎其微。所以分析永磁發電機組電壓補償特性只需考慮與電網直接相連的永磁發電機即可。

永磁發電機輸出無功功率可表示為

QG=UqId－UdIq。（1）

其中：Id、Iq分別為永磁發電機直軸電樞電流和交軸電樞電流；Ud、Uq分別為永磁發電機直軸電樞電壓和交軸電樞電壓。

當電網側發生電壓波動時，永磁發電機側可向電網提供感性或容性的無功功率。永磁發電機組的無功響應原理可從永磁發電機的電壓補償特性角度進行分析，本章節以電壓暫降為例，電網側電壓從U1降低至U2，永磁發電機端電壓變化量ΔU=U1－U2，故永磁發電機所需增發的無功為

QG+=Q2－Q1=U2I2－U1I1。（2）

其中：I1為暫降前的電流；I2為暫降后永磁發電機發出的電流。令ΔI=I1－I2，代入式（2）得

QG+=（U1－ΔU）（I1+ΔI）－U1I1=

U2ΔI－ΔUI1。（3）

其中：U1取決于永磁發電機組所在電網處的短路容量、等值阻抗和電網結構特征決定；ΔU取決于永磁發電機與電壓暫降發生處的電氣距離；I1取決于永磁發電機組系統初始運行狀態，所以永磁發電機組電壓補償能力主要由ΔI決定，通過改變ΔI可增加永磁發電機組的電壓補償能力。

永磁發電機組電壓補償特性從時間角度劃分可分為次暫態特性和暫態特性。在電網側發生電壓跌落瞬間，永磁發電機組的發電機側電樞繞組感生大量電流，增發無功功率抑制系統電壓跌落，該階段為永磁發電機組自發的無功響應，即次暫態特性，在次暫態下永磁發電機電樞電流直軸分量變化量

ΔId=－［（1X″d+XT）e－1T″d+

（1X′d+XT）e－1T′d+1Xd+XT］ΔEG+

e－tTaX″dΔUcos（ωt+δG）。（4）

其中：X″d、X′d和Xd分別為永磁發電機的直軸次暫態電抗、直軸暫態電抗和直軸穩態電抗；T″d和T′d分別為永磁發電機直軸次暫態時間常數和直軸暫態時間常數；Ta為電樞時間常數；X0為常數，與永磁發電機組系統結構參數有關；ΔEG為永磁發電機電動勢與端電壓之差；ω為永磁發電機角速度；δG為永磁發電機功角。

當永磁發電機在次暫態階段不足以支撐電網所跌落的電壓時，永磁發電機勵磁系統啟動進行強勵，即暫態階段。永磁發電機的勵磁系統采用標準的IEEE勵磁機AC1A型［11］，其暫態電壓方程為

ΔE′q=X′dXdΔEq+Xd－X′dXdΔU－X′dXdT′d0dΔE′qdt。（5）

其中：Eq、E′q分別為永磁發電機空載電動勢和暫態電動勢；T′d0為勵磁繞組時間常數。

線性化處理后空載電動勢簡化為

ΔEq=－KAΔU。（6）

其中KA為永磁發電機勵磁調節器的增益倍數。

對式（4）進行拉式變換，結合式（6）可得

ΔId=－ΔUX′d1+（1X′d－KA+1Xd）ΔU1+X′dXdT′d0s2。（7）

其中：第一項為永磁發電機自發的無功響應；第二項與勵磁系統調節作用有關。

由式（4）和式（7）可知，在電網側電壓波動過程中，永磁發電機組的電壓補償能力與永磁發電機的端電壓變化幅度、X″d、X′d、T′d0參數和勵磁調節器增益倍數KA有關。

3 永磁發電機組電力系統仿真

3.1 永磁發電機組狀態方程

永磁機組中的永磁電動機和永磁發電機運動方程為

ddtΔωeM=12H（TeM－TmM－KDMΔωeM）；

ddtδM=ω0ΔωeM。（8）

ddtΔωeG=12H（TmG－TeG－KDGΔωeG）；

ddtδG=ω0ΔωeG。（9）

其中：H為永磁發電機組慣性時間常數；TeM和TeG分別為永磁電動機和永磁發電機的機械轉矩；KDM和KDG分別為永磁電動機和永磁發電機的阻尼系數；ωeM和ωeG分別為永磁電動機和永磁發電機轉子角速度；δM和δG分別為永磁電動機和永磁發電機功角；ω0為永磁發電機組額定角速度。

根據永磁發電機組機械傳動特性可知，ωeM=ωeG=ωe，將式（8）和式（9）合并可得

ddtΔωe=12H［TeM－TeG－（KDM+KDG）Δωe］。（10）

永磁發電機組中永磁電動機和永磁發電機功角關系為

δM+δG=δMG。（11）

永磁發電機組功率平衡方程為：

TeM－TeG=Pmech；（12）

TeM=EMUMXMsinδM；（13）

TeG=EGUGXGsinδG。（14）

其中：Pmech為機械損耗；XM和XG分別為永磁電動機和永磁發電機的等值電抗。

在永磁機組運行過程中Pmech可視為常數，式（11）和式（12）可改為：

ΔδM+ΔδG=ΔδMG；

KMΔδM－KGΔδG=0。（15）

其中KM和KG分別為同步轉矩系數。

永磁發電機機械轉矩偏差

ΔTeG=KGΔδG=KMKGKM+KGΔδMG。（16）

將式（15）和式（16）代入式（9）得到永磁發電機組狀態方程

ddtΔωeΔδMG=－（KDM+KDG）2H－KMKG2H（KM+KG）（1+KGKM）ω00×

ΔωeΔδMG+12H0ΔTeM。（17）

3.2 新能源通過永磁發電機組并網的狀態方程

為了全面反映永磁發電機組的運行特性，在永磁發電機組實際運行中，應考慮新能源機組狀態變量。以風力發電機為例，永磁發電機組僅與變流器連接，風機輸出功率等于永磁機組的輸入功率，可得轉矩平衡方程

TeWind=TeM。（18）

其中TeWind為風力發電機輸出轉矩，其方程為

ΔTeWind=k1ΔEd+k2ΔEq。（19）

其中：Ed和Eq分別為風力發電機直軸、交軸電壓；k1和k2為風力發電機相關系數。所以Tem和風力發電機之間參數關系可由式（18）和式（19）建立。

同樣，電流平衡方程式為：

IdWind=IdM；IqWind=IqM。（20）

其中：IdWind和IqWind分別為風力發電機直軸、交軸電流；IdM和IqM分別為永磁電動機直軸、交軸電流。

永磁發電機組中永磁電動機定子電流可表示為：

ΔidM=a1ΔδM；

ΔiqM=b1ΔδM。（21）

其中a1和b1與永磁發電機組初始條件和參數有關。因此，風力發電機與永磁發電機組之間的電流關系由式（20）和式（21）建立。

基于以上分析，風力發電機通過永磁發電機組并網的狀態方程

ddtXIMPMMSXWind=AIMPMMSA12A21AWind×XIMPMMSXWind。（22）

其中：XIMPMMS和XWind分別為永磁發電機組和風力發電機狀態變量矩陣；AIMPMMS和AWind分別為永磁發電機組和風力發電機原有狀態矩陣；A12和A21為反映永磁發電機組和風力發電機之間關系的矩陣。

3.3 模型仿真

結合永磁發電機組的狀態方程和新能源機組通過永磁發電機組并網的狀態方程，在電力系統仿真軟件PSCAD中搭建永磁發電機組系統仿真模型，模型為4機2區系統，驗證永磁發電機組的電壓補償特性。如圖3所示，連接母線2和4處的傳統發電機被兩個輸出功率為1 MW的風力發電機取代，且風力發電機以最大輸出模型運行。在風場中一部分風力發電機以傳統方式并網，另一部分串入永磁發電機組，永磁發電機組額定容量為1 000 kW，其主要參數如表1所示。

3.3.1 串入永磁發電機組前后電壓補償能力分析

模型仿真時間共15 s，設置在輸電線路中F處10 s時刻電壓分別跌落20%、40%、60%、80%和100%，持續0.1 s后恢復正常，對比不同電壓跌落串入永磁發電機組和傳統機組情況下輸出的無功功率分別如圖4（a）和圖4（b）所示。由圖4（a）圖4（b）可知，隨著電壓跌落程度加深，輸出無功功率皆增大；電壓跌落深度小于40%時，串入永磁發電機組和傳統機組的輸出無功功率基本一致，而電壓跌落深度大于40%時，串入永磁發電機組比傳統機組輸出的無功功率要大，且在電壓跌落深度100%，即發生短時中斷故障時，串入永磁發電機組仍可以提供12.6 pu，無功功率比電壓跌落90%時提供的無功功率大2.3 pu，而傳統機組提供的無功功率僅為10.1 pu，比電壓跌落90%時提供的無功功率大0.9 pu。

從圖5可以看出相比于傳統機組，串入永磁發電機組可更好地抑制電壓的跌落，且并網點2處電壓恢復時間縮短了0.3 s，電壓補償能力得到了顯著提升。由此可知，隨著電壓跌落幅度增大，永磁發電機組為系統可提供更強的無功支撐能力，使得系統電壓更加穩定。

3.3.2 永磁發電機組電壓隔離作用分析

永磁發電機組的電壓隔離作用原理如圖6所示。新能源串入永磁發電機組，相當于在新能源和電網之間加入了一個永磁同步電機的機械環節，因永磁同步電機機械系統的慣性常數通常達到秒級，當電網側電壓發生跌落時會被此機械系統隔絕，電動機側基本不會受到電網故障帶來的影響，起到保護新能源機組的作用。

以新能源國家標準［12］中要求的“在并網點電壓跌落至20%額定電壓時能夠保證不脫網連續運行625 ms”為參照，設置模型在10 s時電壓跌落至0.2 pu，0.1 s后恢復至額定電壓，分析永磁發電機組的電壓隔離作用。由圖7和圖8可知，當網側電壓跌落時，永磁發電機電流瞬間增大，這是由于電網電壓突然下降導致的，在這過程中永磁發電機電流達到了正常電流的5.5倍，但沒有導致發電機故障，瞬時過電流之后，發電機恢復至穩定狀態。在此過程中，永磁發電機向電網提供無功支撐，穩定了電網的電壓水平。在整個過程中，永磁電動機側的電壓和電流沒有受到影響，依舊能夠保持平穩。另外永磁發電機側動態過程會導致永磁機組轉速發生變化，但從圖9可以看出，轉速變化幅度很小，幾乎不會受到影響。由電壓暫降仿真結果可得，當電網電壓發生突變時，由于機械軸隔離作用，永磁發電機組可以將電網的故障隔離在永磁發電機內，防止永磁電動機側的新能源脫網；在發生0.2 pu低電壓故障時，可以保護新能源系統遠超625 ms，證明永磁發電機組在提高網側電壓穩定性上具有特有的優勢。

4 實驗測試

研制一臺額定容量55 kW的縮比樣機，進行測試。縮比樣機參數如表2所示，測試的主要目的在于對縮比樣機電壓隔離作用和對電網無功支撐作用進行驗證。永磁電動機側由變頻器驅動，永磁發電機側與ITECH-7900型電網模擬器相連接，電網模擬器模擬電網電壓突變。試驗電流和電壓波形采用FLUKE4000CN型功率分析儀測得，相應的數據同步上傳至上位機中，進行數據后處理。實驗平臺如圖10所示。

縮比樣機轉速達到額定轉速后，調整電網模擬器以達到額定狀態，設置電網模擬器電壓從1 pu變為0.2 pu保持0.1 s，記錄該過程中永磁發電機和永磁電動機側的電壓、電流以及電網側電壓的變化。從圖11和圖12可知，在電壓暫降時，永磁發電機出現電流突增，增加至6.1倍，永磁發電機沒有出現故障，瞬時電流過后又恢復到新的穩定狀態；此過程中永磁電動機側電壓和電流基本不受影響，依舊能保持平穩。由圖13可知，在整個實驗過程中，在電壓暫降后，縮比樣機向電網提供持續的無功，使電網電壓最低為0.51 pu，大于0.2 pu，僅用0.25 s左右將電網電壓恢復至1 pu，滿足國家標準的要求。綜上，試驗結果與仿真結果基本一致，得到了同樣的結論，證明永磁發電機組具有使得網側電網穩定、防止新能源脫網的作用。

5 結 論

高比例新能源電網普遍存在無功補償能力不足的問題，新能源機組脫網風險陡增，嚴重威脅系統安全可靠運行。新能源采用永磁發電機組并網使得新能源并網接口重新具備同步電機屬性，不僅提升了新能源電網的慣性，而且可以有效防止新能源并網點電壓失穩問題的發生。本文介紹了永磁發電機組的結構，分析了工作原理和電壓補償特性，列寫了新能源通過永磁發電機組并網的狀態方程，通過電力系統仿真和縮比樣機實驗證明了相比于新能源采用變流器直接并網，采用永磁發電機組并網在提高電壓穩定性方面具有獨特的優勢，得到結論如下：

1）永磁發電機組由2臺永磁電機組成，因永磁電機優秀屬性，具備可與調相機相媲美的強大的瞬時無功支撐能力和短時過載能力。通過分析無功調壓特性可知，永磁機組的電壓補償能力與永磁發電機側的結構參數、勵磁系統控制參數等有關，合理設計和優化永磁發電機可提高永磁發電機組的電壓補償能力。

2）通過電力系統仿真結果可知：當電壓跌落小于40%時，永磁發電機組無功補償能力突出不明顯；在電壓跌落60%和80%時，相比于不串入永磁發電機組，永磁發電機組提供的無功分別提高10.4%和10.8%，并網點電壓跌落幅度分別降低0.1 pu和0.19 pu；當電壓跌落100%，即短時中斷的極限工況時，永磁發電機組仍然可以向網側輸出大量的無功功率，將并網點電壓跌落幅度降低0.25 pu，說明與新能源采用變流器直接并網相比，隨著電網側電壓跌落程度加劇，新能源采用永磁發電機組并網的無功補償能力越發突顯，可提供更多的無功功率抑制電壓的跌落，明顯提高了新能源電網電壓的穩定性。

3）研究了永磁發電機組的電壓隔離作用。通過電力系統仿真和縮比樣機實驗證明當電網側發生電壓波動時永磁發電機組的機械系統會將故障隔離，永磁發電機承受了電網側的故障電流和電壓變化，此期間與永磁電動機側連接的新能源變流器幾乎不受到影響，新能源機組穩定運行時間遠超國家標準要求。因此永磁發電機組的電壓隔離作用可保護新能源機組有效防止其脫網，提高新能源并網的故障穿越能力，進一步提高新能源電網的穩定性。

4）與現有的無功補償裝置（VSG、SVC和STATCOM）相比，永磁發電機組具有過電流、過電壓等耐受能力不受制于電力電子器件、不需要大型儲能系統提供慣性、可直接在并網點自發地向電網提供感性或容性的無功功率的優點，而且是集無功調節、慣性支撐、瞬時補償于一體的多功能并網裝置，有助于提高電網強度和新能源并網傳輸的可靠性。

參 考 文 獻：

［1］ 施靜容， 李勇， 賀悝， 等. 一種提升交直流混合微電網動態特性的綜合慣量控制方法［J］.電工技術學報，2020，35（2）：337.

SHI Jingrong， LI Yong， HE Li， et al. A comprehensive inertia control method for improving the dynamic characteristics of hybrid AC-DC microgrid［J］. Transactions of China Electrotechnical Society，2020， 35（2）：337.

［2］ 牛景瑤， 王德林， 喻心， 等. 提高風電消納水平的低慣性電網參數優化［J］.電機與控制學報， 2022， 26（2）： 111.

NIU Jingyao， WANG Delin， YU Xin， et al. Parameter optimization of low inertia power system to improve wind power consumption level［J］.Electric Machines and Control， 2022， 26（2）： 111.

［3］ TZELEPIS D， HONG Q， BOOTH C， et al. Enhancing short-circuit level and dynamic reactive power exchange in GB transmission networks under low inertia scenarios［C］//2019 International Conference on Smart Energy Systems and Technologies （SEST）， September 9-11， 2019， Rua Dr. Roberto Frias， S/n， Porto， Portugal. 2019：8849020.

［4］ YAN X， ZHANG W. Review of VSG control-enabled universal compatibility architecture for future power systems with high-penetration renewable generation［J］. Applied Sciences， 2019， 9（7）： 1484.

［5］ 劉振亞， 張啟平， 王雅婷， 等. 提高西北新甘青750 kV送端電網安全穩定水平的無功補償措施研究［J］. 中國電機工程學報， 2015， 35（5）： 1015.

LIU Zhengya， ZHANG Qiping， WANG Yating， et al. Research on reactive compensation strategies for improving stability level of sending-end of 750 kV grid in Northwest China ［J］. Proceedings of the CSEE， 2015， 35（5）： 1015.

［6］ TELEKE S， ABDULAHOVIC T， THIRINGER T， et al. Dynamic performance comparison of synchronous condenser and SVC［J］. IEEE Transactions on Power Delivery， 2008， 23（3）： 1606.

［7］ WANG P， LIU X， MOU Q， et al. Start-up control and grid integration characteristics of 300 MVar synchronous condenser with voltage sourced converter-based SFC［J］. IEEE Access， 2019， 7： 176921.

［8］ 付敏， 崔燦燦， 王璐瑤， 等. 分布式調相機勵磁系統參數優化模型研究［J］. 電機與控制學報， 2022， 26（2）：9.

FU Min， CUI Xianxian， WANG Luyao， et al. Parameters optimization model study of excitation system of distributed synchronous condenser［J］. Electric Machines and Control， 2022， 26（2）：9.

［9］ 鄭軍銘，馮麗，蔡志遠，等.提高短時中斷故障期間新能源微電網穩定性的慣性儲能永磁發電機組［J］.電工技術學報， 2022， 37（23）：6000.

ZHENG Junming， FENG Li， CAI Zhiyuan， et al. An inertia motivity permanent magnet machine set for solving short-term interruption of new energy microgrid［J］. Transactions of China Electrotechnical Society， 2022， 37（23）：6000.

［10］ 周瑩坤，衛思明，許國瑞，等.電機串聯新能源并網系統的控制方法及其運行模式［J］.電工技術學報，2016，31（S2）：159.

ZHOU Yingkun， WEISiming， XU Guorui， et al. Research of the control method and operating pattern for the motor-generator Pair （MGP） grid-connected system［J］. Transactions of China Electrotechnical Society， 2016， 31（S2）：159.

［11］ SAJJAD H， DAYAN R， GAMINI J， et al. A robust exciter controller design for synchronous condensers in weak grids［J］. IEEE Transactions on Power Systems， 2022， 37（3）： 1857.

［12］ GB/T 19963-2011， 風電場接入電力系統技術規定［S］.

（編輯：劉素菊）