По технологическим или технико-экономическим причинам может быть целесообразна эксплуатация приводных двигателей синхронных генераторов с варьируемой скоростью вращения или стабильной, но не обеспечивающей синхронную частоту. Подключение таких синхронных генераторов к энергосистеме возможно при включении между ними согласующих устройств, обычно выполняемых на основе элементов силовой электроники. Обладая более высоким быстродействием и более широкими функциональными возможностями, эти элементы позволяют эффективно решать задачи управления в энергосистеме как в рабочих, так и в аварийных режимах [1–7]. В заявке на технологическое присоединение таких систем предлагается объявлять присоединение не генератора, а энергоблока, включающего и схему его связи с электрическими сетями. В этом случае сетевым предприятиям не придется анализировать процессы, внутри блока, а решать только типовые задачи присоединения [6]. При этом на этапе внестадийных работ следует определить схему выдачи мощности, включающую и элементы силовой электроники [8].
В зависимости от типа источников генерации, их мощности, допустимых режимов при вариациях скорости вращения СГ и отличии частоты его напряжения от частоты сети применяются различные структурные схемы присоединения генератора к энергосистеме [6, 7]. При большом отношении частот напряжений генератора и энергосистемы обычно применяется преобразователь частоты (ПЧ) со звеном постоянного тока, содержащий выпрямитель и инвертор, которые сегодня обычно выполняются на основе преобразователей напряжения (ПН) [6, 7]. Уже эксплуатируется большое количество энергоблоков с ПЧ. Установленная мощность силового оборудования на основе СЭ в этих блоках обычно более, чем в два раза превышает мощность самого блока.
При небольших отклонениях частоты напряжения генератора от синхронной можно между ним и сетью включить активный фильтр (АФ), обычно выполняемый на основе преобразователей напряжения (ПН) [7]. АФ (рис. 1) может также оказаться полезным и в случаях, когда номинальная частота СГ равна синхронной, но в некоторых режимах энергосистемы отличается от синхронной. Это происходит при резком изменении нагрузки генератора либо при изменении условий работы приводного механизма, либо при быстрых увеличениях или снижениях мощности потребителей, а также, если при коротких замыканиях в сети скорость вращения СГ отличается от синхронной, но отличается незначительно. На АФ можно возложить не только функцию поддержания частоты блока, но и регулирования напряжения и реактивной мощности. При этом, рассмотрим, не будет ли ожидаемая установленная мощность оборудования АФ определяться разностью частот напряжений СГ и энергосистемы и не будет ли она ниже, чем установленная мощность оборудования, входящего в ПЧ. В схемах с ПН функцию регулирования реактивной мощности лучше передать ПН, подклю ченному на выход блока [1–5]. При этом, наряду со снижением требований к регулятору скорости вращения приводного двигателя СГ существенно снижаются требования и к его системе возбуждения. Снижаются требования к функциям регуляторов, и их конструкция и схема могут быть упрощены, и, следовательно, повышается надежность блока в целом.