一种同步发电系统及其并网控制方法、装置和电子设备与流程

1.本发明涉及电力电子与电力传动领域，特别涉及一种同步发电系统及其并网控制方法、装置、电子设备和可读存储介质。


背景技术：

2.随着构建以新能源为主体的新型电力系统的计划不断推进，电网系统逐渐呈现“双高”的特点，这将导致整个电网系统的惯性不断降低、抗扰动性不断变弱以及安全风险不断增加。风电和光伏等新能源发电系统的高渗透率，是新能源并网降低电力系统频率和电压稳定性的主要因素。主要体现在：新能源发电系统具有随机波动性，缺乏可靠的惯性响应，导致系统频率调节能力显著下降；此外，传统的同步发电机被并网换流器大规模代替，而电力电子器件暂态电压的支撑能力不足，加大了系统电压崩溃的风险。
3.针对频率稳定性方面，虚拟同步机(vsg)技术可以提升新能源系统的惯性响应，但vsg技术本质上只是改变了新能源换流器的控制策略，换流器本身的电压和电流耐受范围窄的特点仍然会影响新能源电网的稳定性。针对电压稳定性方面，采用crowbar电路(一种过电压保护电路)、直流chopper(斩波)电路、储能装置以及新一代调相机等硬件辅助设备提升新能源系统的无功支撑能力，但电力电子器件固有耐压能力的限制给电压穿越技术带来了瓶颈；而调相机是以并联的方式接入直流送受两端，这并没有改变新能源通过电力电子设备直接并网的方式。也就是说，上述方法增加了变流器控制的复杂度和新能源电场的运行成本，且技术上也不如传统机组成熟。
4.因此，如何能够方便快速地对新能源设备的并网进行控制，提升新能源并网的频率和电压稳定性，是现今急需解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种同步发电系统及其并网控制方法、装置、电子设备和可读存储介质，以方便快速地对新能源设备的并网进行控制，提升新能源并网的频率和电压稳定性。
6.为解决上述技术问题，本发明提供一种同步发电系统的并网控制方法，包括：
7.在同步发电系统与电网并网后，根据发电机三相电流和电网电压角度，获取所述发电机三相电流对应的有功电流和无功电流；
8.根据所述有功电流、中间直流电压、中间直流电压指令值和电网电压角频率，获取转速指令值；其中，所述转速指令值用于调节所述同步发电系统中电动机的转速；所述中间直流电压为新能源发电设备和/或储能变流器对所述电动机供电的直流电压；
9.根据所述无功电流、无功电流指令值、励磁电流基准值和励磁电流反馈值，获取调制波；其中，所述调制波用于调节所述同步发电系统中发电机的励磁电流，所述发电机和所述电动机为同轴连接的同步发电机对。
10.可选的，所述根据所述有功电流、中间直流电压、中间直流电压指令值和电网电压
角频率，获取转速指令值，包括：
11.利用第一比较器，对所述中间直流电压和所述中间直流电压指令值进行比较，得到直流电压补偿值；其中，所述直流电压补偿值为所述中间直流电压指令值与所述中间直流电压之差；
12.利用第一控制器，获取所述直流电压补偿值对应的有功电流指令值；
13.利用第二比较器，对所述有功电流和所述有功电流指令值进行比较，得到有功电流补偿值；其中，所述有功电流补偿值为所述有功电流指令值与所述有功电流之差；
14.利用第二控制器，获取所述有功电流补偿值对应的转速补偿值；
15.利用第三比较器，对所述转速补偿值和所述电网电压角频率对应的转速指令基准值进行比较，得到所述转速指令值；其中，所述转速指令值为所述转速补偿值与所述转速指令基准值之和，所述转速指令基准值为所述电网电压角频率和1/2π的乘积与预设变换比例的乘积。
16.可选的，所述第一控制器和所述第二控制器均为比例积分控制器。
17.可选的，所述根据所述无功电流、无功电流指令值、励磁电流基准值和励磁电流反馈值，获取调制波，包括：
18.利用第四比较器，对所述无功电流指令值和所述无功电流进行比较，得到无功电流补偿值；其中，所述无功电流补偿值为所述无功电流指令值与所述无功电流之差；
19.利用第三控制器，获取所述无功电流补偿值对应的励磁电流补偿值；
20.利用第五比较器，对所述励磁电流补偿值、所述励磁电流基准值和所述励磁电流反馈值进行比较，得到电流比较值；其中，所述电流比较值为所述励磁电流基准值和所述励磁电流补偿值的差与所述励磁电流反馈值之差；
21.利用第四控制器，获取所述电流比较值对应的调制波。
22.可选的，所述无功电流指令值为高电压故障穿越的第一电流指令值、低电压故障穿越的第二电流指令值或正常运行的第三电流指令值。
23.可选的，所述根据发电机三相电流和电网电压角度，获取所述发电机三相电流对应的有功电流和无功电流之前，还包括：
24.通过锁相环，获取电网三相电压对应的电网电压角频率和电网电压角度。
25.可选的，所述利用锁相环，获取电网三相电压对应的电网电压角频率和电网电压角度，包括：
26.根据上一电网电压角度，利用预设坐标变换矩阵对所述电网三相电压进行变换，得到所述电网三相电压对应的电网电压q轴分量；
27.利用第五控制器，获取所述电网电压q轴分量对应的角频率补偿值；
28.利用第六比较器，对所述角频率补偿值和角频率基准值进行比较，得到所述电网电压角频率；其中，所述电网电压角频率为所述角频率补偿值与所述角频率基准值之和；
29.对所述电网电压角频率进行积分和取余，获取当前电网电压角度。
30.可选的，所述根据发电机三相电流和电网电压角度，获取所述发电机三相电流对应的有功电流和无功电流，包括：
31.根据目标角度，利用预设坐标变换矩阵对所述发电机三相电流进行变换，得到所述有功电流和所述无功电流；其中，所述目标角度为所述电网电压角度与π/6之差。
32.可选的，该方法还包括：
33.发电机控制设备将所述转速指令值发送到电动机控制设备，以控制所述电动机控制设备根据所述转速指令值控制所述同步发电系统中的目标逆变器；其中，所述目标逆变器用于利用所述中间直流电压对所述电动机供电；
34.根据所述调制波控制所述同步发电系统中的发电机整流器，以调整所述发电机的励磁电流；其中，所述发电机整流器用于为所述发电机提供励磁电流。
35.可选的，该方法还包括：
36.在所述同步发电系统与电网并网之前，通过锁相环，获取电网三相电压对应的电网电压角频率和电网电压角度；
37.根据所述电网电压角频率、所述电网电压角度和发电机定子三相电压，获取预同步转速指令值；其中，所述预同步转速指令值用于调节所述电动机的转速；
38.根据所述预同步转速指令值，控制电动机控制设备调节所述电动机的转速。
39.可选的，所述根据所述电网电压角频率、所述电网电压角度和发电机定子三相电压，获取预同步转速指令值，包括：
40.根据所述电网电压角度，利用预设坐标变换矩阵对所述发电机定子三相电压进行变换，得到发电机电压q轴分量；
41.利用第六控制器，获取所述发电机电压q轴分量对应的预同步转速补偿值；
42.利用第七比较器，对所述预同步转速补偿值和所述电网电压角频率对应的转速指令基准值进行比较，得到所述预同步转速指令值；其中，所述预同步转速指令值为所述转速指令基准值与所述预同步转速补偿值之差，所述转速指令基准值为所述电网电压角频率和1/2π的乘积与预设变换比例的乘积。
43.本发明还提供了一种同步发电系统的并网控制装置，包括：
44.获取模块，用于在同步发电系统与电网并网后，根据发电机三相电流和电网电压角度，获取所述发电机三相电流对应的有功电流和无功电流；
45.有功控制模块，用于根据所述有功电流、中间直流电压、中间直流电压指令值和电网电压角频率，获取转速指令值；其中，所述转速指令值用于调节所述同步发电系统中电动机的转速；
46.无功控制模块，用于根据所述无功电流、无功电流指令值、励磁电流基准值和励磁电流反馈值，获取调制波；其中，所述调制波用于调节所述同步发电系统中发电机的励磁电流。
47.本发明还提供了一种电子设备，包括：
48.存储器，用于存储计算机程序；
49.处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述所述的同步发电系统的并网控制方法的步骤。
50.本发明还提供了一种同步发电系统，包括：逆变器、同轴连接的同步发电机对、发电机整流器、发电机控制设备和电动机控制设备；其中，所述发电机控制设备为如上述所述的电子设备。
51.此外，本发明还提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述项所述的同步发电系统的并网控制方法的
步骤。
52.本发明所提供的一种同步发电系统的并网控制方法，包括：在同步发电系统与电网并网后，根据发电机三相电流和电网电压角度，获取发电机三相电流对应的有功电流和无功电流；根据有功电流、中间直流电压、中间直流电压指令值和电网电压角频率，获取转速指令值；其中，转速指令值用于调节同步发电系统中电动机的转速；中间直流电压为新能源发电设备和/或储能变流器对电动机供电的直流电压；根据无功电流、无功电流指令值、励磁电流基准值和励磁电流反馈值，获取调制波；其中，调制波用于调节同步发电系统中发电机的励磁电流，发电机和电动机为同轴连接的同步发电机对；
53.可见，本发明通过新能源经同步发电机对(motor-generator pair，mgp)并网的并网方式，主动支撑电力系统频率与电压稳定性；通过获取用于调整电动机转速的转速指令值和用于调节发电机的励磁电流的调制波，采用方便快速的功率反馈控制和直流电压反馈控制的功率控制方式，实现并网功率的稳定控制，保证了并网的频率和电压稳定性。此外，本发明还提供了一种同步发电系统的并网控制装置、电子设备、同步发电系统及可读存储介质，同样具有上述有益效果。
附图说明
54.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
55.图1为本发明实施例所提供的一种同步发电系统的并网控制方法的流程图；
56.图2为本发明实施例所提供的一种同步发电系统的并网控制系统的拓扑示意图；
57.图3为本发明实施例所提供的另一种同步发电系统的并网控制方法的并网功率控制原理的原理框图；
58.图4为本发明实施例所提供的另一种同步发电系统的并网控制方法的并网预同步控制原理的原理框图；
59.图5为本发明实施例所提供的另一种同步发电系统的并网控制方法的并网预同步效果的展示图；
60.图6为本发明实施例所提供的另一种同步发电系统的并网控制方法的增加有功的效果展示图；
61.图7为本发明实施例所提供的另一种同步发电系统的并网控制方法的增加无功的效果展示图；
62.图8为本发明实施例所提供的另一种同步发电系统的并网控制方法的低电压故障穿越时网压和无功功率的效果展示图；
63.图9为本发明实施例所提供的另一种同步发电系统的并网控制方法的高电压故障穿越时网压和无功功率的效果展示图；
64.图10为本发明实施例所提供的同步发电系统的并网控制方法在一种电网频率异常情况下的效果展示图；
65.图11为本发明实施例所提供的同步发电系统的并网控制方法在另一种电网频率
异常情况下的效果展示图；
66.图12为本发明实施例所提供的同步发电系统的并网控制方法在另一种电网频率异常情况下的效果展示图；
67.图13为本发明实施例所提供的一种同步发电系统的并网控制装置的结构框图。
具体实施方式
68.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
69.图1为本发明实施例所提供的一种同步发电系统的并网控制方法的流程图。该方法可以包括：
70.步骤101：在同步发电系统与电网并网后，根据发电机三相电流和电网电压角度，获取发电机三相电流对应的有功电流和无功电流。
71.具体的，对于本实施例中的同步发电系统的具体结构，可以由设计人员根据实用场景和用户需求自行设置，如同步发电系统可以包括逆变器(dc/ac，直流/交流)、同轴连接的同步发电机对(mgp)、发电机整流器(如图2中的vienna rectifiler，维也纳整流器)、发电机控制设备(如图2中的gsc)和电动机控制设备(如图2中的msc)；其中，新能源发电设备和/或储能变流器可以通过同步发电机对(即电动机和发电机)连接到电网，即新能源发电设备和/或储能变流器供电的中间直流电压经过逆变器可以对同步发电机对的电动机供电，同步发电机对的发电机可以连接到电网装置(如采用交流50hz-690v供电模式)以进行并网；电网电压经发电机整流器为发电机提供励磁电流。如图2所示，新能源发电设备包括风电发电设备和光伏发电设备时，风电发电设备可以连接整流器，光伏发电设备可以连接boost电路(dc/dc)，整流器、boost电路和储能变流器(power conversion system，pcs)输出的直流电(即中间直流电压)可以输入到逆变器用于为电动机供电，储能变流器可以进行削峰填谷；电动机控制设备(msc)可以通过控制逆变器的输出调整电动机的转速，发电机控制设备(gsc)可以通过控制发电机整流器调整发电机的励磁电流。
72.可以理解的是，本步骤中的发电机三相电流可以为发电机输出的三相电流；本步骤中可以利用发电机三相电流和电网电压角度，得到发电机三相电流对应的有功电流和无功电流，从而利用有功电流和无功电流实现并网后的功率控制的有功电流控制和无功电流控制。
73.具体的，对于本步骤中在同步发电系统与电网并网后，根据发电机三相电流和电网电压角度，获取发电机三相电流对应的有功电流和无功电流的具体方式，可以由设计人员根据使用场景和用户需求自行设置，如图3所示，本步骤中处理器可以根据目标角度，利用预设坐标变换矩阵(t
abc/dq
)对发电机三相电流(i
abc
)进行变换，得到有功电流(id)和无功电流(iq)；其中，目标角度为电网电压角度(θg)与π/6之差。
74.需要说明的是，本实施例所提供的方法还可以包括电网电压角度的获取过程；例如，本步骤之前处理器可以通过锁相环，获取电网三相电压对应的电网电压角频率和电网电压角度，即电网三相电压可以经过锁相环得到电网电压角频率和锁相输出的电网电压角
度。如图4所示，处理器根据上一电网电压角度(θg)，利用预设坐标变换矩阵(t
abc/dq
)对所述电网三相电压(u
gabc
)进行变换，得到所述电网三相电压对应的电网电压q轴分量(u
gq
)；利用第五控制器(如图4中的pi，比例积分控制器)，获取所述电网电压q轴分量对应的角频率补偿值(δωg)；利用第六比较器(如图4中的pi)，对所述角频率补偿值和角频率基准值(ω0)进行比较，得到所述电网电压角频率(ωg)；其中，所述电网电压角频率为所述角频率补偿值与所述角频率基准值之和；对所述电网电压角频率进行积分(1/s)和取余(mod(2π))，获取当前电网电压角度(θg)；其中，当前电网电压角度可以为当前次获取的电网电压角度，上一电网电压角度可以为上一次获取的电网电压角度。相应的，处理器还可以将当前电网电压角度作为上一电网电压角度，继续获取下一次的电网电压角度。
75.具体的，本实施例中电网电压角度的获取过程可以通过图4所示的电网相位鉴别环节实现，电网相位鉴别环节使用数字pll(锁相环)实现，如图4所示，t
abc/dq
为预设坐标变换矩阵、pi为比例积分控制器、1/s为积分环节、mod(2π)为取余环节，ωg为经过pll得到的电网电压角频率，θg为锁相输出的电网电压角度(0≤θg≤2π)。
76.步骤102：根据有功电流、中间直流电压、中间直流电压指令值和电网电压角频率，获取转速指令值；其中，转速指令值用于调节同步发电系统中电动机的转速；中间直流电压为新能源发电设备和/或储能变流器对电动机供电的直流电压。
77.可以理解的是，本步骤中的转速指令值可以为用于调节电动机的转速的指令值，例如，电动机控制设备可以根据转速指令值控制同步发电系统中的目标逆变器，以控制目标逆变器通过改变对电动机供电的电流或电压，调整电动机的转速，如将电动机的转速调整到转速指令值。本步骤中利用有功电流、中间直流电压、中间直流电压指令值和电网电压角频率，获取转速指令值，实现基于直流电压反馈的有功电流控制，从而实现有功调频。
78.具体的，对于本步骤中根据有功电流、中间直流电压、中间直流电压指令值和电网电压角频率，获取转速指令值的具体方式，可以由设计人员根据使用场景和用户需求自行设置，如图3所示，处理器利用第一比较器，对中间直流电压(u
dc
)和中间直流电压指令值(u
dcref
)进行比较，得到直流电压补偿值(δu
dc
)；其中，直流电压补偿值为中间直流电压指令值与中间直流电压之差；利用第一控制器(pi)，获取直流电压补偿值对应的有功电流指令值(i
dref
)；利用第二比较器，对有功电流(id)和有功电流指令值进行比较，得到有功电流补偿值(δid)；其中，有功电流补偿值为有功电流指令值与有功电流之差；利用第二控制器(pi)，获取有功电流补偿值对应的转速补偿值(δn)；利用第三比较器，对转速补偿值和电网电压角频率(ωg)对应的转速指令基准值进行比较，得到转速指令值(n
ref
)；其中，转速指令值为转速补偿值与转速指令基准值之和，转速指令基准值为电网电压角频率和1/2π的乘积与预设变换比例(t
f/n
)的乘积，预设变换比例可以为预先设置的网压角频率对应发电机额定转速的变换比例。
79.需要说明的是，本实施例所提供的同步发电系统的并网控制方法可以应用于发电机控制设备，也可以应用于其它电子设备(如上位机)，本实施例对此不做任何限制。例如，本实施例所提供的并网控制方法应用于发电机控制设备时，步骤102之后，发电机控制设备的处理器还可以将转速指令值发送到电动机控制设备，以控制电动机控制设备根据转速指令值控制同步发电系统中的目标逆变器；其中，目标逆变器用于利用中间直流电压对电动机供电。
80.步骤103：根据无功电流、无功电流指令值、励磁电流基准值和励磁电流反馈值，获取调制波；其中，调制波用于调节同步发电系统中发电机的励磁电流，发电机和电动机为同轴连接的同步发电机对。
81.可以理解的是，本步骤中的调制波可以用于发电机的励磁电流，例如，发电机控制设备可以根据调制波控制同步发电系统中的发电器逆变器(如图2中的维也纳整流器)，以控制发电器逆变器调整发电机的励磁电流。本步骤中利用无功电流、无功电流指令值、励磁电流基准值和励磁电流反馈值，获取调制波，可以实现基于功率反馈的无功电流控制，从而实现无功调压。
82.具体的，本步骤中的无功电流指令值可以为高电压故障穿越的第一电流指令值(如图3中的i
qhvrt
)、低电压故障穿越的第二电流指令值(如图3中的i
qlvrt
)或正常运行的第三电流指令值(如图3中的i
qref
)，以实现高低穿无功支撑控制；例如在进行高低电压故障穿越时，无功电流指令值可以为发电系统提供的第一电流指令值或第二电流指令值，正常运行时无功电流指令值可以为上位机下发的第三电流指令值。
83.其中，对于本步骤中根据无功电流、无功电流指令值、励磁电流基准值和励磁电流反馈值，获取调制波的具体方式，可以由设计人员根据实用场景和用户需求自行设置，如图3所示，处理器可以利用第四比较器，对无功电流指令值(i
qhvrt
、i
qref
或i
qlvrt
)和无功电流(iq)进行比较，得到无功电流补偿值(δiq)；其中，无功电流补偿值为无功电流指令值与无功电流之差；利用第三控制器(pi)，获取无功电流补偿值对应的励磁电流补偿值(δif)；利用第五比较器，对励磁电流补偿值、励磁电流基准值(i
f0
*)和励磁电流反馈值(if)进行比较，得到电流比较值(δif)；其中，电流比较值为励磁电流基准值和励磁电流补偿值的差与励磁电流反馈值之差；利用第四控制器，获取电流比较值对应的调制波(m)。
84.具体的，本实施例所提供的并网控制方法应用于发电机控制设备时，本步骤之后，发电机控制设备的处理器还可以根据调制波控制同步发电系统中的发电机整流器，以调整发电机的励磁电流；其中，发电机整流器用于为发电机提供励磁电流。
85.需要说明的是，如图3所示，本实施例所提供的同步发电系统与电网并网后的并网功率控制过程，可以包括有功电流控制、无功电流控制和高低穿无功支撑控制这3个环节；图3中，中间直流电压u
dc
与指令值u
dcref
比较后经过pi调节器得到有功电流指令值i
dref
，发电机三相电流i
abc
经过坐标变换得到有功电流id和无功电流iq，i
dref
与id比较后经过pi调节器得到转速指令补偿值δn，再叠加上网压角频率ωg对应的转速指令基准值从而得到发送给电动机控制设备(msc)的转速指令值n
ref
；在进行高低电压故障穿越时，发电系统提供的无功电流指令值(i
qhvrt
或i
qlvrt
)可满足相关要求，正常运行时无功电流指令值(i
qref
)由上位机下发，无功电流指令值与iq经pi调节器得到励磁电流补偿值δif，与励磁电流基准值i
f0
*和励磁电流反馈值if比较后经pi调节器输出得到调制波m。
86.具体的，本实施例并不限定步骤102与步骤103的具体逻辑顺序，如可以先进行步骤102再进行步骤103，也可以先进行步骤103再进行步骤102，还可以同时进行步骤102和步骤103。
87.进一步的，本实施例所提供的同步发电系统的并网控制方法还可以包括同步发电系统与电网并网之前的预同步控制过程，例如，处理器可以在同步发电系统与电网并网之前，通过锁相环，获取电网三相电压对应的电网电压角频率和电网电压角度；根据电网电压
角频率、电网电压角度和发电机定子三相电压，获取预同步转速指令值；其中，预同步转速指令值用于调节电动机的转速；根据预同步转速指令值，控制电动机控制设备调节电动机的转速。
88.具体的，对于上述根据电网电压角频率、电网电压角度和发电机定子三相电压，获取预同步转速指令值的具体方式，可以由设计人员根据实用场景和用户需求自行设置，如图4所示，处理器可以根据电网电压角度(θg)，利用预设坐标变换矩阵(t
abc/dq
)对发电机定子三相电压(u
abc
)进行变换，得到发电机电压q轴分量(uq)；利用第六控制器(pi)，获取发电机电压q轴分量对应的预同步转速补偿值(δn)；利用第七比较器，对预同步转速补偿值和电网电压角频率(ωg)对应的转速指令基准值进行比较，得到预同步转速指令值(n)；其中，预同步转速指令值为转速指令基准值与预同步转速补偿值之差，转速指令基准值为电网电压角频率和1/2π的乘积与预设变换比例(t
f/n
)的乘积。
89.如图4所示，本实施例所提供的预同步控制过程可以包括电网相位鉴别和发电机跟踪电网控制这2个环节。图4中，电网相位鉴别环节可以使用数字pll实现，t
abc/dq
可以为预设坐标变换矩阵、pi为比例积分控制器、1/s为积分环节、mod(2π)为取余环节、t
f/n
为网压角频率对应发电机额定转速的变换比例(即预设变换比例)；ωg为经过pll得到的电网电压角频率，θg为锁相输出的电网电压角度；将θg作为发电机定子三相电压(u
abc
)坐标变换的角度，变换得到的发电机电压q轴分量uq经过pi调节器输出得到转速指令补偿值δn，将网压角频率对应的转速指令基准值减去补偿值δn，可以得到发送给电动机控制设备(msc)的预同步转速指令值(n)。
90.具体的，对于上述控制器(如第一控制器至第六控制器)的具体设备类型，可以由设计人员根据实用场景和用户需求自行设置，如上述控制器可以采用pi控制器，如图3和图4所示，第一控制器至第六控制器均可以为pi控制器；上述控制器也可以采用如滑模控制器和模型预测控制器的其它控制器，本实施例对此不做任何限制。
91.举例来说，搭建如图2所示的新能源驱动mgp实验环境，电网装置采用交流50hz-690v供电模式，由图5可以看出，采用本实施例所提供的预同步控制过程可以使并网前发电机电压与电网电压预同步效果良好，且并网后对电网的冲击较小。
92.如图6和图7所示的交流50hz-690v电网装置下增加有功和无功控制的波形图。可以看出，系统发出的有功控制能较快从0增加到550kw并保持稳定，发出的感性无功控制也能较快从265kvar增加到295kvar并保持稳定。
93.如图8和图9所示的交流50hz-690v电网装置下0.8倍低电压故障穿越和1.2倍高电压故障穿越时网压和系统发出的无功功率的波形图。可以看出，在低穿时刻后，网压瞬时跌落，系统发出容性无功功率以进行低电压支撑；在高穿时刻后，网压瞬时升高，系统发出感性无功以进行高电压支撑。
94.如图10至12所示的交流50hz-690v电网装置下电网频率异常的波形图、负荷变化时并网点频率(f*100处理)的波形图。图10中在负载增加时,并网点频率只有微小变动，随后在短时间内即恢复正常，说明本系统可以有效增加新能源电网的频率稳定性；图11和12中在电网频率上升到51.55hz和下降到46.55hz前后，发电机转速均能能快速准确跟踪电网频率，以进行频率适应。
95.本实施例中，本发明实施例通过新能源经同步发电机对并网的并网方式，主动支
撑电力系统频率与电压稳定性；通过获取用于调整电动机转速的转速指令值和用于调节发电机的励磁电流的调制波，采用方便快速的功率反馈控制和直流电压反馈控制的功率控制方式，实现并网功率的稳定控制，保证了并网的频率和电压稳定性。
96.相应于上面的方法实施例，本发明实施例还提供了一种同步发电系统的并网控制装置，下文描述的一种同步发电系统的并网控制装置与上文描述的一种同步发电系统的并网控制方法可相互对应参照。
97.请参考图13，图13为本发明实施例所提供的一种同步发电系统的并网控制装置的结构框图；该装置可以包括：
98.获取模块10，用于在同步发电系统与电网并网后，根据发电机三相电流和电网电压角度，获取发电机三相电流对应的有功电流和无功电流；
99.有功控制模块20，用于根据有功电流、中间直流电压、中间直流电压指令值和电网电压角频率，获取转速指令值；其中，转速指令值用于调节同步发电系统中电动机的转速；
100.无功控制模块30，用于根据无功电流、无功电流指令值、励磁电流基准值和励磁电流反馈值，获取调制波；其中，调制波用于调节同步发电系统中发电机的励磁电流。
101.可选的，有功控制模块20可以包括：
102.第一比较子模块，用于利用第一比较器，对中间直流电压和中间直流电压指令值进行比较，得到直流电压补偿值；其中，直流电压补偿值为中间直流电压指令值与中间直流电压之差；
103.第一控制子模块，用于利用第一控制器，获取直流电压补偿值对应的有功电流指令值；
104.第二比较子模块，用于利用第二比较器，对有功电流和有功电流指令值进行比较，得到有功电流补偿值；其中，有功电流补偿值为有功电流指令值与有功电流之差；
105.第二控制子模块，用于利用第二控制器，获取有功电流补偿值对应的转速补偿值；
106.第三比较子模块，用于利用第三比较器，对转速补偿值和电网电压角频率对应的转速指令基准值进行比较，得到转速指令值；其中，转速指令值为转速补偿值与转速指令基准值之和，转速指令基准值为电网电压角频率和1/2π的乘积与预设变换比例的乘积。
107.可选的，第一控制器和第二控制器均可以为比例积分控制器。
108.可选的，无功控制模块30可以包括：
109.第四比较子模块，用于利用第四比较器，对无功电流指令值和无功电流进行比较，得到无功电流补偿值；其中，无功电流补偿值为无功电流指令值与无功电流之差；
110.第三控制子模块，用于利用第三控制器，获取无功电流补偿值对应的励磁电流补偿值；
111.第五比较子模块，用于利用第五比较器，对励磁电流补偿值、励磁电流基准值和励磁电流反馈值进行比较，得到电流比较值；其中，电流比较值为励磁电流基准值和励磁电流补偿值的差与励磁电流反馈值之差；
112.第四控制子模块，用于利用第四控制器，获取电流比较值对应的调制波。
113.可选的，无功电流指令值为高电压故障穿越的第一电流指令值、低电压故障穿越的第二电流指令值或正常运行的第三电流指令值。
114.可选的，该装置还可以包括：
115.电网相位鉴别模块，用于通过锁相环，获取电网三相电压对应的电网电压角频率和电网电压角度。
116.可选的，电网相位鉴别模块可以包括：
117.变换子模块，用于根据上一电网电压角度，利用预设坐标变换矩阵对电网三相电压进行变换，得到电网三相电压对应的电网电压q轴分量；
118.第五控制子模块，用于利用第五控制器，获取电网电压q轴分量对应的角频率补偿值；
119.第六比较子模块，用于利用第六比较器，对角频率补偿值和角频率基准值进行比较，得到电网电压角频率；其中，电网电压角频率为角频率补偿值与角频率基准值之和；
120.角度获取子模块，用于对电网电压角频率进行积分和取余，获取当前电网电压角度。
121.可选的，获取模块10可以具体用于根据目标角度，利用预设坐标变换矩阵对发电机三相电流进行变换，得到有功电流和无功电流；其中，目标角度为电网电压角度与π/6之差。
122.可选的，该装置还可以包括：
123.发电机发送模块，用于将转速指令值发送到电动机控制设备，以控制电动机控制设备根据转速指令值控制同步发电系统中的目标逆变器；其中，目标逆变器用于利用中间直流电压对电动机供电；
124.发电机控制模块，用于根据调制波控制同步发电系统中的发电机整流器，以调整发电机的励磁电流；其中，发电机整流器用于为发电机提供励磁电流。
125.可选的，该装置还可以包括：
126.预同步电网相位鉴别模块，用于在同步发电系统与电网并网之前，通过锁相环，获取电网三相电压对应的电网电压角频率和电网电压角度；
127.跟踪电网控制模块，用于根据电网电压角频率、电网电压角度和发电机定子三相电压，获取预同步转速指令值；其中，预同步转速指令值用于调节电动机的转速；
128.预同步控制模块，用于根据预同步转速指令值，控制电动机控制设备调节电动机的转速。
129.可选的，跟踪电网控制模块可以包括：
130.电压变换子模块，用于根据电网电压角度，利用预设坐标变换矩阵对发电机定子三相电压进行变换，得到发电机电压q轴分量；
131.第六控制子模块，用于利用第六控制器，获取发电机电压q轴分量对应的预同步转速补偿值；
132.第七比较子模块，用于利用第七比较器，对预同步转速补偿值和电网电压角频率对应的转速指令基准值进行比较，得到预同步转速指令值；其中，预同步转速指令值为转速指令基准值与预同步转速补偿值之差，转速指令基准值为电网电压角频率和1/2π的乘积与预设变换比例的乘积。
133.相应于上面的方法实施例，本发明实施例还提供了一种电子设备，下文描述的一种电子设备与上文描述的一种同步发电系统的并网控制方法可相互对应参照。
134.一种电子设备，包括：
135.存储器，用于存储计算机程序；
136.处理器，用于执行计算机程序时实现如上述实施例所提供的同步发电系统的并网控制方法的步骤。
137.其中，本实施例所提供的电子设备可以具体为发电机控制设备(如图2中的gsc)。
138.相应于上面的电子设备实施例，本发明实施例还提供了一种同步发电系统，下文描述的一种同步发电系统与上文描述的一种电子设备可相互对应参照。
139.一种同步发电系统，包括：逆变器、同轴连接的同步发电机对、发电机整流器、发电机控制设备和电动机控制设备；其中，发电机控制设备为如上述实施例所提供的电子设备。
140.相应于上面的方法实施例，本发明实施例还提供了一种可读存储介质，下文描述的一种可读存储介质与上文描述的一种同步发电系统的并网控制方法可相互对应参照。
141.一种可读存储介质，可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例所提供的同步发电系统的并网控制方法的步骤。
142.该可读存储介质具体可以为u盘、移动硬盘、只读存储器(read-onlymemory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、磁碟或者光盘等各种可存储程序代码的可读存储介质。
143.说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置、电子设备、同步发电系统及可读存储介质而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
144.以上对本发明所提供的一种同步发电系统及其并网控制方法、装置、电子设备和可读存储介质进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。