[發(fā)明專利]一種直驅(qū)式可變速抽水蓄能機(jī)組控制方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110002619.6
• 申請(qǐng)日: 2021-01-04
• 公開（公告）號(hào): CN112803862B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙國(guó)鵬;楊震;張永鑫;任繼云
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)
• 主分類號(hào): H02P23/00
• 分類號(hào): H02P23/00;H02P23/14;H02J3/28;H02J3/48;H02J3/50
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 王愛濤

1.一種直驅(qū)式可變速抽水蓄能機(jī)組控制方法，其特征在于，所述方法包括：

將直驅(qū)式可變速抽水蓄能機(jī)組分的控制部分分為機(jī)械功率控制閉環(huán)部分和轉(zhuǎn)速控制閉環(huán)部分；機(jī)械功率控制閉環(huán)包括水泵水輪機(jī)控制系統(tǒng)控制閉環(huán)，轉(zhuǎn)速控制閉環(huán)包括同步電機(jī)及機(jī)側(cè)換流器控制系統(tǒng)控制閉環(huán)；

獲得轉(zhuǎn)速優(yōu)先控制策略中的閉環(huán)傳遞函數(shù)；

根據(jù)同步電機(jī)及機(jī)側(cè)換流器控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)誤差和對(duì)階躍輸入信號(hào)的響應(yīng)數(shù)據(jù)求解所述閉環(huán)傳遞函數(shù)中的控制參數(shù)；所述控制參數(shù)為同步電機(jī)及機(jī)側(cè)換流器控制系統(tǒng)的PI調(diào)節(jié)器控制參數(shù)，所述控制參數(shù)包括比例系數(shù)和積分系數(shù)，所述響應(yīng)數(shù)據(jù)包括超調(diào)量和調(diào)節(jié)時(shí)間；

所述閉環(huán)傳遞函數(shù)為：

其中，k_p1為比例系數(shù)，k_i1為積分系數(shù)，所述比例系數(shù)和所述積分系數(shù)均為PI調(diào)節(jié)器控制參數(shù)；n_p表示電機(jī)轉(zhuǎn)速，L_md表示從定子側(cè)看的直軸勵(lì)磁電感，i′_fd表示勵(lì)磁繞組直軸電流，s表示拉普拉斯算子，T_i表示時(shí)間常數(shù)，ω_m0表示水泵水輪機(jī)輸出角頻率，J表示電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，B表示摩擦因數(shù)，P_mo表示水泵水輪機(jī)輸出功率。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直驅(qū)式可變速抽水蓄能機(jī)組控制方法，其特征在于，根據(jù)同步電機(jī)及機(jī)側(cè)換流器控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)誤差和對(duì)階躍輸入信號(hào)的響應(yīng)數(shù)據(jù)求解所述閉環(huán)傳遞函數(shù)中的控制參數(shù)，具體包括：

根據(jù)所述同步電機(jī)及機(jī)側(cè)換流器控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性確定所述比例系數(shù)和所述積分系數(shù)均不小于0；

根據(jù)轉(zhuǎn)速控制閉環(huán)對(duì)于單位階躍輸入下的穩(wěn)態(tài)誤差確定所述積分系數(shù)不等于0；

在所述比例系數(shù)不小于0且所述積分系數(shù)大于0的條件下，根據(jù)調(diào)節(jié)時(shí)間確定積分系數(shù)，根據(jù)調(diào)節(jié)時(shí)間和定子q軸電流的沖擊確定比例系數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直驅(qū)式可變速抽水蓄能機(jī)組控制方法，其特征在于，所述穩(wěn)態(tài)誤差表示為：

K_p表示位置誤差參數(shù)；

其中，k_p1為比例系數(shù)，k_i1為積分系數(shù)，所述比例系數(shù)和所述積分系數(shù)均為PI調(diào)節(jié)器控制參數(shù)；n_p表示電機(jī)轉(zhuǎn)速，L_md表示從定子側(cè)看的直軸勵(lì)磁電感，i′_fd表示勵(lì)磁繞組直軸電流，s表示拉普拉斯算子，ω_m0表示水泵水輪機(jī)輸出角頻率，P_mo表示水泵水輪機(jī)輸出功率。

4.一種直驅(qū)式可變速抽水蓄能機(jī)組控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：

控制部分區(qū)分模塊，用于將直驅(qū)式可變速抽水蓄能機(jī)組分的控制部分分為機(jī)械功率控制閉環(huán)部分和轉(zhuǎn)速控制閉環(huán)部分；機(jī)械功率控制閉環(huán)包括水泵水輪機(jī)控制系統(tǒng)控制閉環(huán)，轉(zhuǎn)速控制閉環(huán)包括同步電機(jī)及機(jī)側(cè)換流器控制系統(tǒng)控制閉環(huán)；

閉環(huán)傳遞函數(shù)獲取模塊，用于獲得轉(zhuǎn)速優(yōu)先控制策略中的閉環(huán)傳遞函數(shù)；

控制參數(shù)求解模塊，用于根據(jù)同步電機(jī)及機(jī)側(cè)換流器控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)誤差和對(duì)階躍輸入信號(hào)的響應(yīng)數(shù)據(jù)求解所述閉環(huán)傳遞函數(shù)中的控制參數(shù)；所述控制參數(shù)為同步電機(jī)及機(jī)側(cè)換流器控制系統(tǒng)的PI調(diào)節(jié)器控制參數(shù)，所述控制參數(shù)包括比例系數(shù)和積分系數(shù)，所述響應(yīng)數(shù)據(jù)包括超調(diào)量和調(diào)節(jié)時(shí)間；

所述閉環(huán)傳遞函數(shù)為：

其中，k_p1為比例系數(shù)，k_i1為積分系數(shù)，所述比例系數(shù)和所述積分系數(shù)均為PI調(diào)節(jié)器控制參數(shù)；n_p表示電機(jī)轉(zhuǎn)速，L_md表示從定子側(cè)看的直軸勵(lì)磁電感，i′_fd表示勵(lì)磁繞組直軸電流，s表示拉普拉斯算子，T_i表示時(shí)間常數(shù)，ω_m0表示水泵水輪機(jī)輸出角頻率，J表示電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，B表示摩擦因數(shù)，P_mo表示水泵水輪機(jī)輸出功率。