[發(fā)明專利]一種柔性勵(lì)磁系統(tǒng)動(dòng)態(tài)頂值電壓控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010119155.2
• 申請(qǐng)日: 2020-02-26
• 公開（公告）號(hào): CN111277000B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張建承;熊鴻韜;吳跨宇;樓伯良;俞鴻飛;華文;黃曉明;楊瀅;孫維真;何吉祥;汪宗恒;盧嘉華;林進(jìn)鈿;王子龍;胡明康
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)浙江省電力有限公司電力科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): H02J3/38
• 分類號(hào): H02J3/38;H02J3/36;H02M7/00;H02P9/14;H02J3/24
• 代理公司: 浙江翔隆專利事務(wù)所(普通合伙) 33206
• 代理人: 張建青

本發(fā)明公開了一種柔性勵(lì)磁系統(tǒng)動(dòng)態(tài)頂值電壓控制方法。本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：同步發(fā)電機(jī)空載起勵(lì)到并網(wǎng)過程，或者并網(wǎng)解列后的逆變滅磁過程，或者任意工況下同步發(fā)電機(jī)收到跳滅磁開關(guān)令后的滅磁過程，柔性勵(lì)磁系統(tǒng)中間直流電壓根據(jù)機(jī)端電壓的不同采取常規(guī)兩段式控制策略進(jìn)行控制；同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后，柔性勵(lì)磁系統(tǒng)中間直流電壓按發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓的兩種運(yùn)行區(qū)間進(jìn)行控制，分別是發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓高于常規(guī)拐點(diǎn)電壓的常規(guī)運(yùn)行區(qū)間、發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓低于常規(guī)拐點(diǎn)電壓的緊急運(yùn)行區(qū)間。本發(fā)明根據(jù)同步發(fā)電機(jī)不同的運(yùn)行工況需求，動(dòng)態(tài)調(diào)整中間直流電壓，以實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁系統(tǒng)頂值電壓的等效調(diào)節(jié)，提升自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)在系統(tǒng)電壓故障跌落時(shí)的強(qiáng)勵(lì)輸出能力，提升發(fā)電機(jī)組的暫態(tài)穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新型勵(lì)磁控制技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種柔性勵(lì)磁系統(tǒng)動(dòng)態(tài)頂值電壓控制方法。

背景技術(shù)

隨著特高壓交直流技術(shù)的廣泛應(yīng)用、大批量新能源機(jī)組接入電網(wǎng)和大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)的投運(yùn)，我國電網(wǎng)總體上呈現(xiàn)出特高壓交直流混聯(lián)運(yùn)行和電力電子化兩大特征。使得我國電網(wǎng)在容量、結(jié)構(gòu)復(fù)雜度以及地理跨度上都出現(xiàn)了大幅度的增加，導(dǎo)致電力系統(tǒng)穩(wěn)定裕量縮小，無功電壓穩(wěn)定性和寬頻振蕩問題突出，非常不利于電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁控制因不引入額外裝置和具有較強(qiáng)的電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制能力等優(yōu)點(diǎn)被業(yè)界公認(rèn)為是最經(jīng)濟(jì)、最有效的電力系統(tǒng)控制技術(shù)之一。傳統(tǒng)的基于晶閘管的勵(lì)磁系統(tǒng)以晶閘管整流器為勵(lì)磁系統(tǒng)功率單元，勵(lì)磁電壓輸出能力受機(jī)端電壓影響較大，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)機(jī)端電壓大幅跌落引起的機(jī)端電壓處于低位時(shí)，其無法保證充足的發(fā)電機(jī)強(qiáng)勵(lì)能力。

基于全控器件的柔性勵(lì)磁系統(tǒng)理論上能夠利用更先進(jìn)的電力電子拓?fù)洌ㄟ^調(diào)節(jié)中間直流電壓向發(fā)電機(jī)提供更穩(wěn)定和更高的勵(lì)磁電壓輸出能力，通過中間直流電壓就是勵(lì)磁系統(tǒng)的頂值電壓。但如何利用這一技術(shù)特點(diǎn)，一方面在系統(tǒng)需求時(shí)發(fā)揮柔性勵(lì)磁系統(tǒng)的高頂值倍數(shù)勵(lì)磁電壓輸出能力，另一方面滿足勵(lì)磁系統(tǒng)正常控制功能的經(jīng)濟(jì)性、可靠性的運(yùn)行要求，現(xiàn)有的研究和工程應(yīng)用尚未給出兩者兼顧且在工程上行之有效的解決措施。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種柔性勵(lì)磁系統(tǒng)動(dòng)態(tài)頂值電壓控制方法，以提高發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的頂值電壓倍數(shù)，提升系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供以下的技術(shù)方案：一種柔性勵(lì)磁系統(tǒng)動(dòng)態(tài)頂值電壓控制方法，所述柔性勵(lì)磁系統(tǒng)的勵(lì)磁功率單元由前級(jí)三相電壓源型換流器和后級(jí)H橋直流斬波器構(gòu)成，前級(jí)三相電壓源型換流器與后級(jí)H橋直流斬波器通過中間直流電容連接。所述前級(jí)三相電壓源型換流器的三相交流側(cè)與勵(lì)磁變二次側(cè)相連，所述后級(jí)H橋直流斬波器的輸出側(cè)與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組相連，所述中間直流電容的直流電壓為柔性勵(lì)磁系統(tǒng)的頂值電壓，稱為柔性勵(lì)磁系統(tǒng)中間直流電壓；

所述柔性勵(lì)磁系統(tǒng)動(dòng)態(tài)頂值電壓控制方法包括兩大部分：

第一部分，針對(duì)同步發(fā)電機(jī)空載起勵(lì)到并網(wǎng)過程，或者并網(wǎng)解列后的逆變滅磁過程，或者任意工況下同步發(fā)電機(jī)收到跳滅磁開關(guān)令后的滅磁過程，柔性勵(lì)磁系統(tǒng)中間直流電壓根據(jù)機(jī)端電壓的不同采取常規(guī)兩段式控制策略進(jìn)行控制；

第二部分，針對(duì)同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后，柔性勵(lì)磁系統(tǒng)中間直流電壓按發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓的兩種運(yùn)行區(qū)間進(jìn)行控制，分別是發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓高于常規(guī)拐點(diǎn)電壓的常規(guī)運(yùn)行區(qū)間、發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓低于常規(guī)拐點(diǎn)電壓的緊急運(yùn)行區(qū)間；

1)當(dāng)發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓在常規(guī)運(yùn)行區(qū)間時(shí)，柔性勵(lì)磁系統(tǒng)中間直流電壓按常規(guī)固定直流電壓設(shè)定值進(jìn)行控制；

2)當(dāng)發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓在緊急運(yùn)行區(qū)間時(shí)，柔性勵(lì)磁系統(tǒng)中間直流電壓根據(jù)機(jī)端電壓的不同采取緊急兩段式控制策略進(jìn)行控制。

進(jìn)一步地，第一部分中，常規(guī)兩段式控制策略的具體內(nèi)容如下：

首先，根據(jù)機(jī)端電壓的不同分為常規(guī)線性升壓區(qū)間和常規(guī)恒定電壓區(qū)間：所述常規(guī)線性升壓區(qū)間是指發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓從零到常規(guī)拐點(diǎn)電壓的范圍，所述常規(guī)恒定電壓區(qū)間是指發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓在常規(guī)拐點(diǎn)電壓以上的范圍；