[发明专利]一种变速恒频抽蓄机组频率控制及功率响应性能提升方法

说明书

本发明公开了一种变速恒频抽蓄机组频率控制及功率响应性能提升方法，包括如下步骤：S1：根据机组调速系统控制策略获得机械转矩；S2：根据磁链恒定控制策略获得励磁电压；S3：在励磁电压的控制状态下，将机械转矩送入发电机，获得电磁功率；S4：根据机组转子动能释放控制策略计算得到转子动能释放需要的机组转速变化量；S5：将电磁功率和机组转速变化量送入整流器和逆变器获得调整后的机组频率。本发明利用变频器的毫秒级控制能力，实现机组频率的快速控制；在机组功率调节暂态过程中通过降低机组转速释放发电机转子储存的动能，同时配合励磁控制使得机组不至于进入磁饱和，并进一步抑制频率波动，加快机组功率调节。

技术领域

本发明属于变速恒频抽蓄机组运行调节技术领域，具体涉及一种变速恒频抽蓄机组频率控制及功率响应性能提升方法。

背景技术

采用基于IGBT的全功率电力电子变换器的变速恒频抽水蓄能机组目前为国内技术空白，尚无成熟设备和产品，也鲜有相关理论研究。

基于全功率电力电子变换器的新一代变速恒频抽蓄机组，在设备上其基本构成有两部分：在发电机侧采用可变速水泵水轮机，在电网侧采用基于IGBT的变频器。受水力系统和机械系统惯性影响，发电机功率响应时间尺度在秒级，而变频器的调节响应时间尺度为毫秒级，两者控制响应时间尺度差异巨大。机组处于发电运行状态时，功率和频率调节存在多种方式，一是变频器调节功率，机组调速系统调节频率；二是变频器调节机组频率，机组调速系统调节功率。

变频器调节机组频率，机组调速系统调节功率模式下，由于变频器的快速调节特性，机组的频率调节性能好，但机组频率仍可能有较大波动；由于水轮机的水锤效应影响，机组功率调节初期会出现明显的反调现象，且功率调节非常缓慢，难以满足某些场景下需要抽蓄机组提供较快速功率支撑的需求。

然而，全功率变速恒频抽水蓄能机组处于技术空白，相关研究较少，给机组的运行和控制及功率调节性能提升带来了极大挑战。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中变频器调节机组频率，机组调速系统调节功率模式下，由于变频器的快速调节特性，机组的频率调节性能好，但机组频率仍可能有较大波动，以及由于水轮机的水锤效应影响，机组功率调节初期会出现明显的反调现象，且功率调节非常缓慢，难以满足某些场景下需要抽蓄机组提供较快速功率支撑的需求的问题，目的在于提供一种变速恒频抽蓄机组频率控制及功率响应性能提升方法，解决上述背景技术中遇到的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种变速恒频抽蓄机组频率控制及功率响应性能提升方法，包括如下步骤：

S1：根据机组调速系统控制策略获得机械转矩T_m；

S2：根据磁链恒定控制策略获得励磁电压E_fd；

S3：在励磁电压E_fd的控制状态下，将机械转矩T_m送入发电机，获得电磁功率；

S4：根据机组转子动能释放控制策略计算得到转子动能释放需要的机组转速变化量Δf_r；

S5：将电磁功率和机组转速变化量Δf_r送入整流器和逆变器获得调整后的机组频率。

本发明针对全功率变速恒频抽水蓄能机组发电运行工况，提出变频器调节机组频率，调速系统调节功率的快速频率控制方法，同时针对该控制模式下机组功率调节性能差的问题，提出相应的功率调节性能提升方法。该方法的核心思想在于，利用变频器的毫秒级控制能力，实现机组频率的快速控制；在机组功率调节暂态过程中通过降低机组转速释放发电机转子储存的动能，同时配合励磁控制使得机组不至于进入磁饱和，并进一步抑制频率波动，加快机组功率调节。本发明为全功率变速恒频抽蓄机组快速频率调节和提升功率响应性能提供了技术手段。