CN113659629A - 一种同步电机化的电力电子并网装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种同步电机化的电力电子并网装置及其控制方法，包括：换流桥、耗能投退装置、开绕组电机、励磁控制组件；所述开绕组电机包括三相定子绕组和转子；所述转子上安装有阻尼绕组；所述换流桥的直流侧连接直流电源，所述换流桥的输出侧与所述三相定子绕组的输入端连接；所述耗能投退装置一端与所述换流桥的输出侧连接，另一端与所述三相定子绕组的输入端连接；所述三相定子绕组的输出端与交流电网连接；所述转子与励磁控制组件连接，本发明通过引入耗能投退装置和励磁控制组件提高了新能源机组的主动支撑能力。

Description

一种同步电机化的电力电子并网装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及新能源发电技术领域，具体涉及一种同步电机化的电力电子并网装置及其控制方法。

背景技术

可再生资源与用电负荷需求逆向分布的特点决定了大基地、远距离特高压交/直流送出是新能源开发利用的主导形式之一。

随着能源结构的转型，特高压直流送端配套电源结构正发生着深刻变化，早期的送端电源以由同步发电机为主体的火电/水电，逐渐转变为以电力电子装置为主体的风力发电所替代，高比例新能源导致送端网架进一步薄弱，新能源场站并网点短路比逐渐降低。一方面***稳态运行时的宽频带振荡脱网问题频发，另一方面***发生交流/直流故障在新能源机端产生的暂态过电压引发大规模新能源脱网，严重制约特高压交/直流送出能力。

现有技术通过新能源装置本体控制特性优化，实现新能源机组涉网性能的提升，能够在更低短路比的电网环境中实现宽频带振荡和故障工况下的暂态过电压抑制，最终实现安全并网。这种方式缺点是控制设计通用存在裕度极限，即当短路比低到一定程度，该方式存在失效问题。

大多数新能源场站在并网点配置了一定容量（20%场站额定容量）的动态无功补偿装置，通过进一步挖掘该装置控制性能实现宽频带振荡和故障工况下的暂态过电压抑制。这种方式的缺点是控制存在信号采样固有延时，对ms级的暂态电压响应特性滞后严重，无法实现对暂态电压控制作用。

在新能源场站并网点配置一定容量的调相机装置，该方式充分利用传统同步机装置短路电流大，提升场站短路比实现宽频带振荡抑制；在暂态过程中磁链保持不变基本特性，实现对暂态过电压抑制作用。这种方式的缺点是需要增加额外的投资成本，且运维工作量较大。

目前以电力电子换流器为功率变换基础的新能源并网发电装置，依赖控制技术强、过压能力弱、失去了传统同步发电机的惯量、磁链等优点，在电网发生各种暂、稳态故障时，无法实现对***频率、电压的有效控制，极易引发大规模新能源联锁脱网，严重影响大规模新能源安全并网。

发明内容

为解决在电网发生各种暂、稳态故障时，无法实现对***频率、电压的有效控制，极易引发大规模新能源联锁脱网，严重影响大规模新能源安全并网的问题，本发明提供了一种同步电机化的电力电子并网装置，包括：换流桥、耗能投退装置、开绕组电机和励磁控制组件；

所述开绕组电机包括三相定子绕组和转子；

所述转子上安装有阻尼绕组；

所述换流桥的直流侧连接直流电源，所述换流桥的输出侧与所述三相定子绕组的输入端连接；

所述耗能投退装置一端与所述换流桥的输出侧连接，另一端与所述三相定子绕组的输入端连接；所述三相定子绕组的输出端与交流电网连接；

所述转子与所述励磁控制组件连接。

优选的，所述换流桥包括6个全控器件；

每两个全控器件串联构成一相的上下桥臂；

每相上下桥臂的端点连接于直流电源的两端，中点分别连接于所述耗能投退装置的输入端和所述开绕组电机的定子绕组的输入端。

优选的，所述耗能投退装置包括：三个投退开关和三个耗能电阻；

每个投退开关与一个耗能电阻串联；

所述三个投退开关分别连接于所述换流桥的三相的上下桥臂的中间位置；

所述三个耗能电阻分别连接于所述定子绕组的三相上。

优选的，所述励磁控制组件包括选择接触器控制开关、直流励磁电源和附加电阻；

所述选择接触器控制开关一端与所述开绕组电机的转子连接，另一端与所述直流励磁电源或附加电阻连接。

优选的，所述附加电阻为10倍阻尼绕组电阻值。

优选的，所述同步电机化的电力电子并网装置还包括：两个控制开关；

所述两个控制开关分别连接于所述三相定子绕组的相邻两个输出端之间。

优选的，所述同步电机化的电力电子并网装置还包括：并网断路器；

所述并网断路器一端与所述开绕组电机的三相定子绕组的三相输出端连接，另一端与交流电网连接。

基于同一发明构思本发明还提供了一种同步电机化的电力电子并网装置的控制方法，包括：

当电力电子并网装置处于启动阶段时：

将开绕组电机输出端短路，利用换流桥将直流电源提供的直流电逆变成三相交流电后，经开绕组电机的三相定子绕组产生旋转磁场，与安装在所述开绕组电机转子上的阻尼绕组中的感应电流相互作用产生异步启动转矩驱动转子旋转，当转子转速与同步转速的差值在设定范围内时，令所述三相定子绕组输出端的开路；并闭合与所述转子连接的励磁控制组件为所述转子施加直流励磁；

当开绕组电机输出电压的幅值、频率、相序以及相位与交流电网一致时，将三相定子绕组的输出端接入交流电网，进入稳态运行阶段；

当电力电子并网装置处于暂态阶段，且检测到换流桥的输出电流大于设定的安全阈值时：

将位于换流桥的输出端和三相定子绕组输入端之间的耗能投退装置投入工作，使流经换流桥的直流电逆变成的交流电降低，三相定子绕组输送的有功功率减小，产生的旋转磁场与转子有相对运动，安装于所述转子上的阻尼绕组中产生感应电流，所述感应电流与所述旋转磁场相互作用产生阻止转子相对所述旋转磁场运行的转矩，调整励磁电流，进而调整输出的无功功率；

当所述换流桥的输出电流恢复到设定的安全阈值以内或者满足持续时间时，断开所述耗能投退装置，并在检测到电网故障消失后，进入稳态运行阶段。

优选的，所述将开绕组电机输出端短路，利用换流桥将直流电源提供的直流电逆变成三相交流电后，经开绕组电机的三相定子绕组产生旋转磁场，包括：

将位于三相定子绕组的输出端之间的两个控制开关闭合，使三相定子绕组短路形成星型中点；

由换流桥将直流电逆变成三相交流电为所述三相定子绕组提供输入电压；

所述三相定子绕组基于所述换流桥提供的输入电压产生旋转磁场。

优选的，所述将位于换流桥的输出端和三相定子绕组输入端之间的耗能投退装置投入工作，包括：

通过闭合与所述换流桥的输出端连接的耗能投退装置的三个投退开关，将与每个投退开关连接的耗能电阻接入所述换流桥的输出端与所述三相定子绕组的输入端之间。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明提供了一种同步电机化的电力电子并网装置，包括：换流桥、耗能投退装置、开绕组电机、励磁控制组件；所述开绕组电机包括三相定子绕组和转子；转子上安装有阻尼绕组，所述换流桥的直流侧连接直流电源，所述换流桥的输出侧与所述三相定子绕组的输入端连接；所述耗能投退装置一端与所述换流桥的输出侧连接，另一端与所述三相定子绕组的输入端连接；所述三相定子绕组的输出端与交流电网连接；所述转子与励磁控制组件连接，本发明通过引入耗能投退装置和励磁控制组件提高了新能源机组并网支撑能力。

2、本发明在暂态阶段可通过耗能投退装置的投入实现对换流桥转换的直流电压的控制，避免损坏电力电子装置，当开绕组电机响应后，通过改变励磁电流进而调节电力电子并网装置的无功功率，避免了新能源脱网。

3、本发明在启动阶段可通过将开绕组电机的三相绕组输出侧短路形成星型中点，重构成传统同步电机，待转子转速与同步转速的差值在设定范围时，控制励磁控制组件使开绕组电机的转子同步运行，并在开绕组电机输出的电压与电网一致时，接入交流电网，保证了接入交流电网的电压是稳定的落。

附图说明

图1为本发明的同步电机化的电力电子并网装置的结构示意图；

图2为本发明的开绕组电机工作于同步补偿机模式时过励状态相量图；

图3为本发明的开绕组电机工作于同步补偿机模式时欠励状态相量图。

具体实施方式

本发明从新能源发电装置出发，提出了一种同步电机化的电力电子并网装置及其控制方法，该装置包括换流桥、耗能投退装置、开绕组电机，既能保留电力电子装置控制速度快、控制功能多等特点，充分挖掘新能源发电波动性等特点，又能继承传统同步发电机的惯量大、过流能力强、暂态磁链特征明显的优点，进而实现大规模新能源的友好并网, 为高比例新能源电力***提供更强大的支撑。

实施例1：一种同步电机化的电力电子并网装置，如图1所示，包括：换流桥、耗能投退装置、开绕组电机、励磁控制组件；

开绕组电机包括三相定子绕组和转子；

转子上安装有阻尼绕组；

换流桥的直流侧连接直流电源，换流桥的输出侧与开绕组电机的三相定子绕组的输入端连接；

耗能投退装置一端与换流桥的输出侧连接，另一端与开绕组电机的三相定子绕组连接；

开绕组电机的三相定子绕组的输出端与交流电网连接；

开绕组电机的转子与励磁控制组件连接。

其中各部分具体内容如下：

（1）换流桥：

这里的换流桥又称为三相换流桥，三相换流桥的直流侧接直流电源，可以是发电装置，如风电、光伏等发电单元整流的直流电源，也可以是储能装置，如蓄电池。三相换流桥由6个全控器件构成，分别是S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆，其中S₁，S₄分别代表A相上下桥，S₃，S₆分别代表B相上下桥，S₅，S₂分别代表C相上下桥。

（2）耗能投退装置：

耗能投退装置又称为三相耗能投退装置，三相耗能投退装置的输入端连接三相换流桥的A、B、C三相，三相耗能投退装置的输出连接三相开绕组电机的A、B、C三相。三相耗能投退装置A相电路通过投退开关Ka接入耗能电阻Ra，B相电路通过投退开关Kb接入耗能电阻Rb，C相电路通过投退开关Kc接入耗能电阻Rc。

（3）开绕组电机：

开绕组电机又称为三相开绕组电机，本三相开绕组电机由三相定子绕组和转子组成，在转子上安装有阻尼绕组，A相定子绕组的输入为换流桥A相输出，输出为a；B相定子绕组的输入为换流桥B相输出，输出为b；C相定子绕组的输入为换流桥C相输出，输出为c。三相开绕组电机转子接入励磁控制组件的直流励磁电源的正极+和负极—，三相开绕组电机转子上装设有阻尼绕组。

阻尼绕组与笼型异步电动机转子的笼型绕组结构相似，整个阻尼绕组由***极靴孔内的铜条和端接短路铜环焊接组成。

（4）励磁控制组件：

励磁控制组件包括选择接触器控制开关K₀、直流励磁电源和附加电阻；选择接触器控制开关一端与所述开绕组电机的转子连接，另一端与所述直流励磁电源或附加电阻连接，附加电阻为10倍励磁绕组电阻值，如图1中的10r。

（5）控制开关：

在开绕组电机的三相定子绕组的输出端还设置有控制开关K₁、K₂，这两个开关在电力电子并网装置启动阶段时闭合，使得三相定子绕组的输出端短路，产生旋转磁场与阻尼绕组中的感应电流相互作用产生异步启动转矩启动开绕组电机的转子旋转，当转子旋转的转速接近于旋转磁场产生的速度时，打开控制开关K₁、K₂，然后将选择接触器控制开关K₀接入直流励磁电源。

（6）并网断路器：

在检测到开绕组电机输出的电压的频率、相序以及相位与电网一致，且电压的幅值在允许的误差范围内时，将位于开绕组电机的三相定子绕组输出端与交流电网之间的并网断路器闭合，将三相定子绕组接入交流电网。

实施例2：

本发明还提供了一种同步电机化的电力电子并网装置的控制方法，包括：由启动阶段到稳态运行阶段，以及由暂态运行阶段到稳态运行阶段，下面分别对各个阶段做具体介绍：

一、启动阶段

由于同步电机结构无法实现自启动，一般采用三相同步电机异步起动方法，现代的同步电机多数在转子上装有类似于异步电机笼式绕组的起动绕组（即阻尼绕组），此时可采用类似于起动笼型异步电机的方法来起动同步电机。

基于同步电机异步启动的思想，将开绕组电机输出端短路，利用换流桥将直流电源提供的直流电逆变成三相交流电后，经开绕组电机的三相定子绕组产生旋转磁场，利用阻尼绕组中的感应电流与旋转磁场相互作用产生异步启动转矩驱动转子旋转，当转子转速为设定倍数同步转速时，令所述三相定子绕组输出端的开路；并闭合与所述转子连接的励磁控制组件为所述转子施加直流励磁；这里设定倍数的同步转速，可以为接近同步转速。

当开绕组电机输出电压的幅值、频率、相序以及相位与交流电网一致时，将三相电子绕组的输出端接入交流电网，进入稳态运行阶段。

三相开绕组电机转子上安装阻尼绕组，励磁回路串接约为阻尼绕组电阻值10倍的附加电阻，如图1中的10r，把三相开绕组电机的三相定子绕组直接投入电网，使之按异步电动机起动，当转速达到亚同步转速（约95%同步转速）时，切除附加电阻，同时通入适当的励磁电流。具体步骤如下：

1）检查确认整个装置功能完好，并检查所有控制开关（Ka、Kb、Kc、K₀、K₁、K₂）和并网断路器QF是否处于断开状态；

2）闭合控制开关K₁、K₂，使开绕组电机的三相定子绕组的三相输出端短路形成星型中点，即把开绕组电机重构成传统同步电机，同时将选择接触器控制开关K₀闭合于附加电阻一侧；

3）启动三相换流桥，将直流电压逆变成三相交流电压输出，为开绕组电机的三相定子绕组提供输入电压；

4）当开绕组电机转子转速接近同步转速时，先将K₁、K₂打开，然后把选择接触器控制开关K₀迅速从左侧切换到右侧，使开绕组电机的转子加直流励磁电源而强制拉入同步运行；

5）检测开绕组电机的三相定子绕组的输出电压的幅值、频率、相序以及相位是否与电网一致，其中电压幅值最大误差应在5%以内；

6）当满足上述条件时，合上并网断路器QF，使开绕组电机并入交流电网运行。

本装置启动阶段，第二部分（三相耗能投退装置）始终处于退出状态，第一部分（三相换流桥）和第三部分（三相开绕组电机）按照上述步骤依次执行即可完成整个装置的起动。

二、稳态运行阶段

当整个装置处于稳态运行状态时，本发明可以通过停止转子励磁实现纯变流器并网模式运行，也可以通过转子励磁控制实现同步机/调相机模式运行，下面根据开绕组电机的工作状态可以将本装置划分为以下2种工况：

（1）开绕组电机不工作，即转子不励磁；

（2）开绕组电机转子励磁，即把开绕组电机作为同步机接口并网。

下面详细对这两部分进行介绍：

（1）开绕组电机转子不励磁：

当电网处于正常运行状态，且三相换流桥的输出功率满足负载需求时，开绕组电机处于不工作状态，即转子转速为0，且转子不励磁。此时，开绕组电机的三相定子绕组充当三相换流桥的输出滤波电感，以减少逆变器脉宽调制（PWM）的输出电流纹波。

根据瞬时功率理论，稳态运行下该装置的输出功率如下：

（1）

其中，U _abc 和I _abc 分别是三相静止坐标系中换流桥出口的相电压矢量和相电流矢 量，相应的瞬时值分别为U _abc =[ia ib ic]；

为电压矢量U _abc 和电流矢量I _abc 的相位差，该装 置的功率因数为λ=cosϕ；式中

满足:

（2）

在此工作状态下，该电力电子并网装置的性能完全由第一部分（三相换流桥）及其控制***决定，与正常并网逆变器的工作原理一样，通过控制三相换流桥来实现四象限运行。

（2）开绕组电机作为同步机接口并网：

当电网处于正常状态，开绕组电机转子的转速与电网电压的频率同步，且轴上不带机械负载时，利用同步电机改变励磁电流可以调节功率因数的原理，通过调节开绕组电机的励磁电流I_f可以控制其输出的无功功率，此时，开绕组电机作为同步机接口并网，工作于同步补偿机模式，专门用来调节无功功率、改善电网功率因数。

由于开绕组电机输出的机械功率P₂=0，所以正常工作时，开绕组电机从换流桥侧输入的有功功率P₁，仅需用以克服定子（电枢）的铜耗p_Cua、铁耗p_Fe和机械损耗p_Ω，若不计损耗，则可认为开绕组电机的输入功率P₁近似为零。因此开绕组电机总是在接近于零电磁功率和零功率因数的情况下运行。根据同步电机的V形曲线可知，当励磁为正常励磁时，开绕组电机的电枢电流接近于零；过励时，开绕组电机能从电网吸取超前的无功电流；欠励时，则从电网吸取滞后的无功电流。所以过励时开绕组电机就相当于一组并联的可变电容器，欠励时则相当于一个可变电抗器。

假如忽略开绕组电机的全部损耗，则电枢电流全是无功分量（I_d=I，I_q=0），则开绕组电机的电压方程可简化为：

式中，

为开绕组电机的电压，

为励磁电动势（即通常所指的空载电势），j为虚 数单位，

为开绕组电机的输出电流 ，Xs为开绕组电机的同步电抗，由此即可画出开绕组电 机过励和欠励时的相量图，如图2和图3所示。从图上可见，过励时，电流

超前电压

90°，欠 励时，电流

滞后电压

90°。所以，只要调节励磁电流，就能灵活地调节无功功率的性质和 大小。

三相换流桥的输出电压分别为U _a 、U _b 、U _c ，开绕组电机定子相绕组反电动势为E _a 、E _b 、E _c ，开绕组电机定子磁链为

，并网装置端口电压分别为v _a 、v _b 、v _c ，***输出电流为i _a 、i _b 、i _c ，其电压关系为：

（4）

式中，R _a、R _b 、R _c分别为定子绕组的相电阻，L _a 、L _b 、L _c 分别为定子绕组的相电感，p为微分算子，θ为输出电压相位。

选取磁势不变的坐标变换，将式（4）变换到两相同步旋转dq坐标系下，d轴按同步转子磁链定向，q轴超前d轴90°，可得：

（5）

式中v _d 、v _q 分别为并网装置端口电压的直、交轴分量；u _d 、u _q 分别为三相换流桥输出电压的直、交轴分量；i _d 、i _q 分别为输出电流的直、交轴分量；ω为同步转速；R为dq坐标系下的等效电阻值；L为dq坐标系下的等效电感值；p为微分算子。

此时，该电力电子并网装置输送到电网的有功功率P为：

（6）

将式（5）代入式（6）可得：

（7）

根据电机学理论可得，采用实用正向，dq坐标系下同步电机的电压方程和磁链方程为：

（8）

（9）

式中，e _d 、e _q 分别为开绕组电机定子相绕组反电动势的直、交轴分量，Ψd、Ψq分别 为开绕组电机定子磁链的直、交轴分量，i _f 为励磁电流，i _D 和i _Q 分别为等效阻尼绕组电流的 直、交轴分量，

分别为同步电抗的直、交轴分量，

为直轴电枢反应电抗。

开绕组电机处于稳态运行时，转速恒为同步转速，励磁电流i _f 为恒值，等效阻尼绕组的电流为零，则有pΨd =pΨq =0 ，此外，略去定子电阻R，且认为开绕组电机输出有功功率和电磁功率为零，即功角δ也为零。因此，根据式（8）和式（9）可得，在稳态情况下开绕组电机dq坐标系中的电势方程为：

（10）

式中，E ₀ =Ψ _fd =Xadi _f ，Ψ _fd 和E ₀ 分别代表励磁电流对定子绕组产生的互感磁链和相应的感应电势。

由式（10）可得，在dq坐标系下流经***的直轴电流i _d 和交轴电流i _q 分别为：

（11）

则该装置输送到电网的无功功率Q为：

（12）

在此工作状态下，该混合发电装置送出的有功功率主要由三相换流桥决定，送出的无功功率由开绕组电机决定，此时，通过控制三相换流桥来调节***输出的有功功率，通过控制开绕组电机的励磁电流i _f 来调节***输出的无功功率。

三、暂态运行阶段

当电网发生短路故障时，整个装置将按照以下反应时序动作：

1）当检测到电网发生短路故障时，迅速将三相换流桥的控制策略切换至故障穿越模式，暂时减小向后级***输送的有功功率，并根据电网故障深度向电网发出一定的无功功率；

2）当开绕组电机励磁***响应后，通过调节励磁电流i _f ，由开绕组电机提供故障期间所需的无功功率，同时将三相换流桥切换至有功优先模式，尽可能多的向电网传输由新能源机组送出的有功功率；

3）故障期间，如果检测到三相换流桥的输出电流大于事先设定的安全阈值时，迅速闭合K _a 、K _b 、K _c ，使得三相耗能装置投入工作；

4）当三相换流桥的输出电流恢复到事先设定的安全阈值以内或满足持续时间时，迅速断开K _a 、K _b 、K _c ，使得三相耗能装置退出工作；

5）当检测到电网故障消失后，将整个装置切换至稳态运行模式。

本装置暂态运行阶段，主要通过控制第二部分（三相耗能投退装置）的投切来避免整个装置脱网甚至损坏，同时，协调控制第一部分（三相换流桥）和第三部分（三相开绕组电机）送出的有功功率和无功功率，从而实现保证故障期间整个装置的安全稳定运行。

本发明中的开绕组电机的转子和换流桥共用同一组电抗，实现并网运行并向电网输出有功功率与无功功率；

本发明可实现在故障期间换流桥出口与并网接口电流的解耦控制，这里的并网接口是指开绕组电机输出与电网连接处。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（***）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种同步电机化的电力电子并网装置，其特征在于，包括：换流桥、耗能投退装置、开绕组电机和励磁控制组件；

所述开绕组电机包括三相定子绕组和转子；

所述转子上安装有阻尼绕组；

所述换流桥的直流侧连接直流电源，所述换流桥的输出侧与所述三相定子绕组的输入端连接；

所述耗能投退装置一端与所述换流桥的输出侧连接，另一端与所述三相定子绕组的输入端连接；所述三相定子绕组的输出端与交流电网连接；

所述转子与所述励磁控制组件连接。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述换流桥包括6个全控器件；

每两个全控器件串联构成一相的上下桥臂；

每相上下桥臂的端点连接于直流电源的两端，中点分别连接于所述耗能投退装置的输入端和所述开绕组电机的定子绕组的输入端。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述耗能投退装置包括：三个投退开关和三个耗能电阻；

每个投退开关与一个耗能电阻串联；

所述三个投退开关分别连接于所述换流桥的三相的上下桥臂的中间位置；

所述三个耗能电阻分别连接于所述定子绕组的三相上。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述励磁控制组件包括选择接触器控制开关、直流励磁电源和附加电阻；

所述选择接触器控制开关一端与所述开绕组电机的转子连接，另一端与所述直流励磁电源或所述附加电阻连接。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述附加电阻为10倍阻尼绕组电阻值。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述同步电机化的电力电子并网装置还包括：两个控制开关；

所述两个控制开关分别连接于所述三相定子绕组的相邻两个输出端之间。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述同步电机化的电力电子并网装置还包括：并网断路器；

所述并网断路器一端与所述开绕组电机的三相定子绕组的三相输出端连接，另一端与交流电网连接。

8.一种同步电机化的电力电子并网装置的控制方法，其特征在于，包括：

当电力电子并网装置处于启动阶段时：

将开绕组电机输出端短路，利用换流桥将直流电源提供的直流电逆变成三相交流电后，经开绕组电机的三相定子绕组产生旋转磁场，与安装在所述开绕组电机转子上的阻尼绕组中的感应电流相互作用产生异步启动转矩驱动转子旋转，当转子转速与同步转速的差值在一定范围内时，令所述三相定子绕组输出端开路；并闭合与所述转子连接的励磁控制组件为所述转子施加直流励磁；

当开绕组电机输出电压的幅值、频率、相序以及相位与交流电网一致时，将三相定子绕组的输出端接入交流电网，进入稳态运行阶段；

当电力电子并网装置处于暂态阶段，且检测到换流桥的输出电流大于设定的安全阈值时：

将位于换流桥的输出端和三相定子绕组输入端之间的耗能投退装置投入工作，使流经换流桥的交流电降低，三相定子绕组输送的有功功率减小，产生的旋转磁场与转子有相对运动，安装于所述转子上的阻尼绕组中产生感应电流，所述感应电流与所述旋转磁场相互作用产生阻止转子相对所述旋转磁场运行的转矩，调整励磁电流，进而调整输出的无功功率；

当所述换流桥的输出电流恢复到设定的安全阈值以内或者满足持续时间时，断开所述耗能投退装置，并在检测到电网故障消失后，进入稳态运行阶段。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述将开绕组电机输出端短路，利用换流桥将直流电源提供的直流电逆变成三相交流电后，经开绕组电机的三相定子绕组产生旋转磁场，包括：

将位于三相定子绕组的输出端之间的两个控制开关闭合，使三相定子绕组短路形成星型中点；

由换流桥将直流电逆变成交流电为所述三相定子绕组提供输入电压；

所述三相定子绕组基于所述换流桥提供的输入电压产生旋转磁场。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述将位于换流桥的输出端和三相定子绕组输入端之间的耗能投退装置投入工作，包括：

通过闭合与所述换流桥的输出端连接的耗能投退装置的三个投退开关，将与每个投退开关连接的耗能电阻接入所述换流桥的输出端与所述三相定子绕组的输入端之间。

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