[發(fā)明專利]一種交流勵磁可變速抽水蓄能機組控制系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010386985.1
• 申請日: 2020-05-09
• 公開（公告）號: CN111555679B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 閆偉;石祥建;劉為群;施一峰;吳龍;鐘高躍
• 申請（專利權(quán)）人: 南京南瑞繼保電氣有限公司;南京南瑞繼保工程技術(shù)有限公司
• 主分類號: H02P9/30
• 分類號: H02P9/30;H02P9/06;H02P101/10
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本發(fā)明公開一種交流勵磁可變速抽水蓄能機組控制系統(tǒng)，有功功率控制采用交流勵磁定子功率控制+轉(zhuǎn)速限制控制+輔助最優(yōu)轉(zhuǎn)速控制、調(diào)速器最優(yōu)轉(zhuǎn)速控制的機組有功控制策略，機組的電壓/無功功率通過電壓/無功控制器進行控制；實現(xiàn)可變速抽蓄機組的有功功率快速調(diào)節(jié)，同時通過轉(zhuǎn)速限制控制，避免機組轉(zhuǎn)速超出最優(yōu)轉(zhuǎn)速運行范圍、機組運行的最大轉(zhuǎn)差設(shè)定，確保機組運行安全。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于抽水蓄能技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種交流勵磁可變速抽水蓄能機組控制系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

對于交流勵磁可變速抽水蓄能機組，通過交流勵磁控制實現(xiàn)定子側(cè)輸出/輸入有功功率的快速調(diào)節(jié)，機組調(diào)速器控制實現(xiàn)機組水泵水輪機側(cè)輸入/輸出機械功率的調(diào)節(jié)，交流勵磁控制屬于快速控制，而調(diào)速器控制屬于慢速控制，存在交流勵磁控制與調(diào)速器控制的相互協(xié)調(diào)問題，該問題直接影響整個抽水蓄能機組的運行穩(wěn)定性。對交流勵磁與調(diào)速器相互協(xié)調(diào)的機組控制方法和合理性，直接決定變速抽蓄機組優(yōu)良特性的發(fā)揮和機組安全穩(wěn)定運行。合理的機組控制方法，可以協(xié)調(diào)兩者關(guān)系，實現(xiàn)功率快速調(diào)節(jié)的同時，使機組不會偏離高效、穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速運行范圍。傳統(tǒng)的交流勵磁轉(zhuǎn)速控制、調(diào)速器功率控制方法方式，不能實現(xiàn)定子有功功率的快速調(diào)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的，在于提供一種針對交流勵磁可變速機組控制系統(tǒng)及方法，在實現(xiàn)機組有功快速控制的同時，控制機組轉(zhuǎn)速在安全運行范圍中，不會偏離最優(yōu)轉(zhuǎn)速或設(shè)定轉(zhuǎn)速。

為了達成上述目的，本發(fā)明的解決方案是：

第一方面，本發(fā)明提出了一種交流勵磁可變速抽蓄機組控制系統(tǒng)，包括：機組控制器、電壓/無功控制器、功率控制器、輔助最優(yōu)轉(zhuǎn)速控制器、轉(zhuǎn)速限制器、轉(zhuǎn)子電流控制器、PWM控制信號生成器、調(diào)速控制器；其中：

所述機組控制器包括：調(diào)頻控制器、加法器和最優(yōu)信號生成器；頻差Δf輸入調(diào)頻控制器生成功率調(diào)節(jié)指令ΔP；第一功率指令P_S和所述功率調(diào)節(jié)指令ΔP經(jīng)過加法器生成第二功率指令P_o；第二功率指令P_o和水頭測量信號H_m進入最優(yōu)信號生成器，最優(yōu)信號生成器根據(jù)機組最優(yōu)效率曲線，計算出最優(yōu)轉(zhuǎn)速指令N_opt和功率控制目標值P_set；

將所述最優(yōu)轉(zhuǎn)速指令N_opt及轉(zhuǎn)速測量值N_m輸入調(diào)速控制器，經(jīng)執(zhí)行機構(gòu)，通過導葉開度控制實現(xiàn)最優(yōu)轉(zhuǎn)速的控制；

將功率控制目標值P_set、功率測量值P_m輸入交流勵磁的功率控制器，通過PI控制生成第一電流參考值I_qref0；

將最優(yōu)轉(zhuǎn)速指令N_opt、轉(zhuǎn)速測量值N_m、最優(yōu)轉(zhuǎn)速偏差限制值N_{opt_err}輸入到交流勵磁的輔助最優(yōu)轉(zhuǎn)速控制器中，通過PI控制生成第一電流指令調(diào)節(jié)值I_δ1；

所述電壓/無功控制器根據(jù)輸入的電壓/無功控制目標值及電壓/無功測量值生成D軸電流參考值I_dref；

所述第一電流參考值I_qref0和第一電流指令調(diào)節(jié)值I_δ1的負值疊加后，得到Q軸電流參考值I_qref輸出到轉(zhuǎn)子電流控制器；

轉(zhuǎn)速上限值N_up、下限值N_down、轉(zhuǎn)速測量值N_m、Q軸電流參考值I_qref輸入到轉(zhuǎn)速限制器，通過PI控制，輸出第二電流指令調(diào)節(jié)值I_δ2、轉(zhuǎn)速限制動作信號flag到轉(zhuǎn)子電流控制器；