[發(fā)明專利]一種直流電站異步發(fā)電系統(tǒng)功率控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110252432.1
• 申請日: 2021-03-08
• 公開（公告）號: CN113113935B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳坤;李爭光;胡傳西
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢船用電力推進(jìn)裝置研究所（中國船舶重工集團(tuán)公司第七一二研究所）
• 主分類號: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46;H02P9/30;H02J3/36
• 代理公司: 武漢凌達(dá)知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(特殊普通合伙) 42221
• 代理人: 劉念濤;宋國榮

1.一種直流電站異步發(fā)電系統(tǒng)功率控制方法，基于發(fā)電變頻器(2)、三相異步發(fā)電機(jī)(3)和柴油機(jī)(4)順序連接形成的柴油整流發(fā)電機(jī)組，柴油機(jī)(4)作為原動機(jī)帶著三相異步發(fā)電機(jī)(3)旋轉(zhuǎn)，發(fā)電變頻器(2)與直流匯流排(1)連接，為三相異步發(fā)電機(jī)(3)提供勵磁電流并將交流電整流為直流電，多個柴油整流發(fā)電機(jī)組通過直流匯流排(1)并聯(lián)構(gòu)成直流電站異步發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：通過直流電流均流環(huán)進(jìn)行直流電流的均衡調(diào)節(jié)，通過直流母線電壓環(huán)、交流電流環(huán)的雙環(huán)控制方式控制直流母線電壓，以下垂控制的直流母線電壓參考值作為直流母線電壓基礎(chǔ)給定值，以直流電流均流環(huán)作為附加調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，其PI調(diào)節(jié)限幅后的輸出值作為直流母線電壓附加給定值，直流母線電壓基礎(chǔ)給定值與直流母線電壓附加給定值之和作為直流母線電壓環(huán)的參考值；將所有在網(wǎng)發(fā)電機(jī)組的實時直流電流加權(quán)平均值作為直流電流均流環(huán)的參考值，通過直流電流均流環(huán)的調(diào)節(jié)，使所有在網(wǎng)發(fā)電機(jī)組直流電流保持一致，達(dá)到輸出功率均衡；

當(dāng)柴油整流發(fā)電機(jī)組有兩臺，其中一臺發(fā)電機(jī)組G1已經(jīng)正常運行，另一臺發(fā)電機(jī)組G2啟動并網(wǎng)時，直流母線電壓參考值U_dcref等于下垂控制的直流母線電壓參考值U_{dcref_base}，作為直流母線電壓環(huán)的輸入?yún)⒖贾担?/p>

U_{dcref_base}＝U_dc0-K*I_dc

其中U_dc0為發(fā)電機(jī)組空載電壓，K為下垂斜率，I_dc為直流母線電流；

發(fā)電機(jī)組G2輸出側(cè)直流母線電壓達(dá)到參考值U_dcref，逐漸放開對發(fā)電機(jī)組輸出功率的限制，在下垂控制的作用下，發(fā)電機(jī)組G1和發(fā)電機(jī)組G2的輸出功率進(jìn)行一次粗分配調(diào)節(jié)；

當(dāng)功率粗調(diào)節(jié)完成后，直流電流均流環(huán)投入運行，進(jìn)行直流電流調(diào)節(jié)； 將在網(wǎng)運行的發(fā)電機(jī)組G1的直流電流I_dc1即為參考值，將參考值與發(fā)電機(jī)組G2的直流電流I_dc2作差，進(jìn)行PI調(diào)節(jié)得到直流母線電壓附加參考值U_{dcref_add}，此時PI調(diào)節(jié)器的函數(shù)如下：

G₂(s)＝K₂+1/(T₂S)

其中，K₂為均流環(huán)比例調(diào)節(jié)參數(shù)，T₂為均流環(huán)積分調(diào)節(jié)參數(shù)；

直流母線電壓附加參考值U_{dcref_add}與下垂控制的直流母線電壓參考值U_{dcref_base}相加作為直流母線電壓環(huán)的輸入?yún)⒖贾担?/p>

U_dcref＝U_{dcref_base}+U_{dcref_add}；

發(fā)電機(jī)組G2并網(wǎng)完成后，其直流母線電流I_dc2與發(fā)電機(jī)組G1的直流母線電流I_dc1共同參與直流電流均流環(huán)調(diào)節(jié)，將兩臺發(fā)電機(jī)組直流電流的加權(quán)平均值作為直流電流均流環(huán)的參考值

I_dcref＝(k₁I_dc1+k₂I_dc2)/2；

最終，通過直流電流均流環(huán)的調(diào)節(jié)，發(fā)電機(jī)組G1與發(fā)電機(jī)組G2的直流電流保持一致，即兩臺發(fā)電機(jī)組的輸出功率均衡；

發(fā)電機(jī)組啟動過程中，柴油機(jī)(4)運行至額定轉(zhuǎn)速后發(fā)電變頻器(2)啟動，采用下垂控制方式，直流電流均流環(huán)不參與控制，并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組輸出側(cè)直流電壓斜坡上升至直流電網(wǎng)電壓值，限制轉(zhuǎn)矩電流輸出，然后逐漸放開對轉(zhuǎn)矩電流輸出的限制直至額定功率，并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組的輸出功率在下垂控制的作用下進(jìn)行分配；

發(fā)電機(jī)組啟動完成后，直流電流均流環(huán)投入運行，將所有在網(wǎng)發(fā)電機(jī)組的實時直流電流加權(quán)平均值作為直流電流均流環(huán)的參考值，通過直流電流均流環(huán)的PI調(diào)節(jié)作用，進(jìn)行所有在網(wǎng)發(fā)電機(jī)組輸出功率的精細(xì)分配，實現(xiàn)發(fā)電機(jī)組功率均衡調(diào)節(jié)。