[發明專利]一種直驅式可變速抽水蓄能機組控制方法及系統

有效

• 申請號: 202110002619.6
• 申請日: 2021-01-04
• 公開（公告）號: CN112803862B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 趙國鵬;楊震;張永鑫;任繼云
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H02P23/00
• 分類號: H02P23/00;H02P23/14;H02J3/28;H02J3/48;H02J3/50
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王愛濤

本發明涉及一種直驅式可變速抽水蓄能機組控制方法及系統，該方法包括：將直驅式可變速抽水蓄能機組分的控制部分分為機械功率控制閉環部分和轉速控制閉環部分；所述機械功率控制閉環包括水泵水輪機控制系統控制閉環，所述轉速控制閉環包括同步電機及機側換流器控制系統控制閉環；獲得轉速優先控制策略中的閉環傳遞函數；根據同步電機及機側換流器控制系統的穩定性、穩態誤差和對階躍輸入信號的響應數據求解所述閉環傳遞函數中的控制參數；所述控制參數為同步電機及機側換流器控制系統的PI調節器控制參數，所述控制參數包括比例系數和積分系數，所述響應數據包括超調量和調節時間。本發明提高了控制系統控制參數選取的可靠性。

技術領域

本發明涉及抽水蓄能機組技術領域，特別是涉及一種直驅式可變速抽水蓄能機組控制方法及系統。

背景技術

抽水蓄能電站具有調峰、填谷、調頻、調相及事故備用等功能，可用于平滑規模化可再生能源輸出功率，對于解決當前風電等新能源大規模發展對電網安全穩定運行問題具有重要意義。在轉速優先控制的直驅式可變速抽水蓄能機組系統中，同步電機及機側換流器控制系統實現對于機組轉速的控制，水泵水輪機控制系統實現對于機組輸出有功、無功功率的控制，網側換流器實現對于直流母線電壓的控制及單位功率因數并網。同步電機及機側換流器控制系統和水泵水輪機控制系統控制參數的選取對于抽水蓄能機組的變速穩定性運行有著至關重要的影響。為了使得轉速優先控制的直驅式可變速抽水蓄能機組達到最優控制效果，提出了一種轉速優先控制的直驅式可變速抽水蓄能機組控制系統控制參數設計方法。

轉速優先控制的直驅式可變速抽水蓄能機組由水泵水輪機、同步可逆式電動發電機、換流器等構成。其中，水泵水輪機與同步可逆式電動發電機構成抽水蓄能機組的主體；同步電機的功率繞組與機側換流器相連，網側換流器與電網相連，機側換流器與網側換流器通過直流環節相連。同步電機及機側換流器控制系統實現對于機組轉速的控制，水泵水輪機控制系統實現對于機組輸出有功、無功功率的控制，網側換流器實現對于直流母線電壓的控制及單位功率因數并網。同步電機及機側換流器控制系統和水泵水輪機控制系統控制參數的選取對于抽水蓄能電站運行時能否安全、可靠、高效運行意義重大，因此希望有一種轉速優先控制的直驅式可變速抽水蓄能機組控制系統控制參數設計方法。

發明內容

基于此，本發明的目的是提供一種直驅式可變速抽水蓄能機組控制方法及系統，提高了控制系統控制參數選取的可靠性。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種直驅式可變速抽水蓄能機組控制方法，所述方法包括：

將直驅式可變速抽水蓄能機組分的控制部分分為機械功率控制閉環部分和轉速控制閉環部分；機械功率控制閉環包括水泵水輪機控制系統控制閉環，轉速控制閉環包括同步電機及機側換流器控制系統控制閉環；

獲得轉速優先控制策略中的閉環傳遞函數；

根據同步電機及機側換流器控制系統的穩定性、穩態誤差和對階躍輸入信號的響應數據求解所述閉環傳遞函數中的控制參數；所述控制參數為同步電機及機側換流器控制系統的PI調節器控制參數，所述控制參數包括比例系數和積分系數，所述響應數據包括超調量和調節時間。

可選地，根據同步電機及機側換流器控制系統的穩定性、穩態誤差和對階躍輸入信號的響應數據求解所述閉環傳遞函數中的控制參數，具體包括：

根據所述同步電機及機側換流器控制系統的穩定性確定所述比例系數和所述積分系數均不小于0；

根據轉速控制閉環對于單位階躍輸入下的穩態誤差確定所述積分系數不等于0；

在所述比例系數不小于0且所述積分系數大于0的條件下，根據調節時間確定積分系數，根據調節時間和定子q軸電流的沖擊確定比例系數。

可選地，所述閉環傳遞函數為：