[发明专利]抽水蓄能可变速机组发电及电动试验系统及其控制方法

说明书

本发明公开一种抽水蓄能可变速机组发电及电动试验系统及其控制方法，系统包括：抽水蓄能可变速机组发电及电动系统主电路；RTDS软件模型，在RSCAD软件中实现，提供实时仿真环境；接口单元，用于模拟RSCAD软件模型与实际设备的接口功能；交流励磁控制器；PWM控制信号生成单元，用于根据交流励磁控制器输出的参考波信号产生开关器件的PWM控制信号；以及，外部操作面板，用于实现抽水蓄能可变速机组发电及电动系统状态信息的显示，及试验操作人员对试验系统的操作控制。此种技术方案可实现对抽水蓄能可变速机组发电及电动系统的实时仿真，为实际工程设计、现场投运、抽水蓄能可变速机组发电及电动系统运行提供重要支撑。

技术领域

本发明属于抽水蓄能控制技术和电力控制系统实时仿真领域，特别涉及一种抽水蓄能可变速机组发电及电动试验系统及其控制方法。

背景技术

抽水蓄能可变速机组发电及电动系统，如图1所示，发电电动机为可变速机，其转子为圆筒式转子，与三相线圈感应电动机相似，其三相分布式线圈镶嵌在圆筒转子铁心线槽内，在三相分布的转子磁极线圈中通入交流励磁电流。转子磁场转速No与转子机械转速Nm的关系如下：

No＝Nm+Ne

式中No----转子磁场转速

Nm----转子机械转速

Ne----由交流励磁产生的转子磁场相对于转子的转速，与Nm的转向相同时为正，相反的为负。

可变速机转子采用交流励磁，Ne不再为0，改变励磁电流频率，形成一个可变频率的交流磁场，使此磁场和机组机械转动磁场之和为50Hz,当机组抽水或发电时，电网均为50Hz,而机组转速是可变的。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种抽水蓄能可变速机组发电及电动试验系统及其控制方法，其可实现对抽水蓄能可变速机组发电及电动系统的实时仿真，为实际工程设计、现场投运、抽水蓄能可变速机组发电及电动系统运行提供重要支撑。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种抽水蓄能可变速机组发电及电动试验系统，包括：

抽水蓄能可变速机组发电及电动系统主电路；

RTDS软件模型，在RSCAD软件中实现，提供实时仿真环境；

接口单元，用于模拟RSCAD软件模型与实际设备的接口功能；

交流励磁控制器；

PWM控制信号生成单元，用于根据交流励磁控制器输出的参考波信号产生开关器件的PWM控制信号；以及，

外部操作面板，用于实现抽水蓄能可变速机组发电及电动系统状态信息的显示，及试验操作人员对试验系统的操作控制。

上述试验系统具有两种仿真方式：方式1，电网及抽水蓄能可变速机组发电及电动系统主电路采用RSCAD软件建模模拟，外部操作面板、交流励磁控制器、PWM控制信号生成单元采用实际装置；方式2，电网通过RSCAD软件建模模拟，外部操作面板、抽水蓄能可变速机组发电及电动系统主电路、交流励磁控制器、PWM控制信号生成单元均为实际设备。

上述仿真方式1中的电网及抽水蓄能可变速机组发电及电动系统主电路模型包括电网模型、可变速电机模型、交直交变流器模型、轴系阻力模型、电动工况导叶模型、电动工况水泵负载模型、发电工况调速器模型、发电与电动工况模型切换的选择回路；当主电路模型接收到外部操作面板的“发电方式”信号时将发电工况调速器模型投入，电动工况导叶模型及电动工况水泵负载模型退出；当模型接收到外部操作面板的“电动方式”信号时将电动工况导叶模型及电动工况水泵负载模型投入，将发电工况调速器模型退出；RTDS软件模型与接口单元连接，接口单元与交流励磁控制器连接，交流励磁控制器与PWM控制信号生成单元连接，PWM控制信号生成单元与接口单元连接，构成闭环控制系统。