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风电变流技术 构网型GFM 跟网型GFL 虚拟同步机VSG ★ 5.0

面向构网永磁风电机组惯量支撑的物理转子绑定方法

A Physical Rotor Binding Method for Inertia Support of Grid-Forming PMSG Wind Turbines

作者 李群 · 殷明慧 · 刘昆龙 · 陈载宇 · 李强 · 邹云
期刊 电力系统自动化
出版日期 2025年1月
卷/期 第 49 卷 第 11 期
技术分类 风电变流技术
技术标签 构网型GFM 跟网型GFL 虚拟同步机VSG
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 构网风电机组 惯量支撑 物理转子绑定 惯性时间系数 频率响应 李群 殷明慧 刘昆龙 陈载宇 李强 邹云 电力系统自动化 Automation of Electric Power Systems
版本:
构网风电机组通过虚拟同步控制模拟同步机特性以提供惯量支撑,但其物理转子因驱动功率差异难以与系统频率同步,导致惯量支撑不持续且常在频率极值前终止。本文提出非同步转子惯性时间系数概念,揭示构网机组惯性时间系数的时变特性,并提出物理转子绑定方法,实现物理转子与系统频率同步变化,确保恒定惯量输出,显著提升高比例风电系统的频率响应性能。
对于构网风电机组,虚拟同步控制通过虚拟转子模拟同步发电机的运行原理,进而向电力系统提供惯量支撑.虽然虚拟转子转速与系统频率同步,但文中发现由于转子驱动功率的差异,永磁风电机组物理转子(风轮)实际上并不能经由虚拟转子与系统频率保持同步,使得构网风电机组在惯量支撑方面同样会出现跟网风电机组的问题,即不能向电力系统提供确定且持续的惯量支撑,特别表现在构网风电机组通常在系统频率达到极值点之前便提前结束惯量支撑.这将严重影响风电高占比电力系统的频率响应特性.为此,文中提出了非同步转子惯性时间系数的定义,并据此推导分析采用虚拟同步控制的构网风电机组惯性时间系数的时变特性.在此基础上,提出了面向构网风电机组的物理转子绑定方法,实现风电机组物理转子与系统频率步调一致的变化,使得构网风电机组能够向系统提供恒定的惯量支撑,进而改善风电高占比电力系统的频率响应特性.
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SunView 深度解读

该物理转子绑定方法对阳光电源的构网型产品具有重要参考价值。可直接应用于ST系列储能变流器和大功率风电变流器的VSG控制,提升系统惯量支撑能力和频率响应性能。该方法通过同步物理转子与系统频率的创新思路,可优化阳光电源现有的虚拟同步控制算法,使ST储能系统在高比例新能源场景下提供更稳定的惯量支撑。同时这一技术思路也可借鉴应用于SG系列光伏逆变器的构网模式,增强产品在弱电网条件下的并网性能。