[發明專利]一種雙饋抽水蓄能機組低壓穿越控制方法

在審

• 申請號: 202111090123.5
• 申請日: 2021-09-17
• 公開（公告）號: CN113783214A
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 張宇;劉加洪;雍麗英;呂艷玲;李凱
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: H02J3/28
• 分類號: H02J3/28;H02J15/00;F03B13/06;F03B15/00
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 楊紅娟

本發明公開了一種雙饋抽水蓄能機組低壓穿越控制方法，屬于雙饋抽水蓄能機組控制領域。本發明為了解決雙饋抽水蓄能機組使用現有低電壓穿越策略無法合理應對不同程度的電壓跌落工況的問題。本發明包括判斷是否出現故障模式，若否，執行雙饋抽水蓄能機組在正常工作模式下工作；若是，判斷所述雙饋抽水蓄能機組的電壓跌落工況，所述電壓跌落程度包括輕微跌落工況、中度跌落工況和嚴重跌落工況，根據所述電壓跌落工況選擇相應的工作模式，所述工作模式包括輕微跌落工作模式、中度跌落工作模式和嚴重跌落工作模式。本發明使得雙饋抽水蓄能機組在不同電壓跌落工況中均具有較好的低電壓穿越能力。

技術領域

本發明屬于雙饋抽水蓄能機組控制領域，特別是涉及一種雙饋抽水蓄能機組低壓穿越控制方法。

背景技術

為響應“雙碳”戰略，電網結構在加快轉型，風電、光伏發電等新能源發電機組的裝機并網容量和發電占比逐年上升，因這類發電機組的輸入源有間歇性，不能保證穩定地輸出電能，倘若大規模直接并網，會破環電力系統的穩定。抽水蓄能為一種較為成熟的儲能技術，具有儲存能力強、轉換效率高、負荷響應快的優點。將其作為“穩定器”消納與協調其他新能源發電設備，可提高發電優質率，充分發揮綠色資源優勢。

抽水蓄能機組通過控制水泵水輪機正反轉來切換電動和發電工作模式。在負荷低峰時，啟用電動模式，儲存能量；在負荷高峰時，轉為發電模式，回饋能量。雙饋電機使用部分功率變流器，運行損耗小，可通過交流勵磁實現變速調頻，被廣泛應用于抽水蓄能機組。機組控制方法上通常使用傳統矢量定向控制，通過在dq坐標系下將單一矢量定向，解除各矢量間耦合關系，達到獨立控制，簡化流程的效果。

由于雙饋電機定子繞組直接與電網相連，且轉子側變流器控制速度和輸出功率有限，無法應對并網點電壓跌落帶來的沖擊。在發電模式下，變流器易因過流、過壓而損害，機組為保護脆弱的電力電子器件將會解列，而大容量機組的解列和重并網是整個電力系統安全穩定運行的一大威脅，可能擴大危害。因此，隨著單機容量及整體占比的提升，雙饋抽水蓄能機組需增強對電壓跌落故障適應的低電壓穿越能力。

應用于抽水蓄能的雙饋機組因控制工況復雜，相關低電壓穿越策略當下研究甚少，特別在是電動工作模式，而目前有關傳統雙饋抽水蓄能機組低電壓穿越策略的研究可規為附加硬件保護裝置、基于控制策略的改進優化兩大類。在附加硬件保護裝置中，使用最多的是置于轉子側變流器前端的撬棒(Crowbar)電路，而最有效的為置于并網點處的動態電壓恢復器(Dynamic Voltage Restorer，DVR)，除此外有附加超級電容、動態電阻、直流斬波器(Chopper)等方法；在基于控制策略的改進中，有用模糊控制器替代傳統PI控制器、加前饋信號以提高電流環追蹤速度的方法，有直接追蹤定子電流以抑制轉子電流的定子電流反饋法，有以滅磁為導向的去磁控制方法等。從原理上看，在機組內部附加硬件，可從能量管理出發，通過硬件裝置吸收盈余能量來保護變流器；在并網點側附加硬件則通過支撐機端電壓來從根本上解決故障。但是，硬件保護裝置會導致整個機組的體積增大、成本增加，并且單純增加硬件保護裝置還存在一定局限性，如單附加Crowbar電路，因其工作時切斷轉子側變流器控制信號的輸入，使得機組無法輸出無功，而且因結構等效為于鼠籠式異步電動機，還將反向吸收無功；單加超級電容輔助直路，由于安裝位置在直流母線處，無法提前緩解盈余能力對轉子側變流器的沖擊。優化控制策略可由減弱某些量的暫態響應，合理調節電壓、電流值，在一定程度上抵消轉子感應電動勢(Electromotive Force，EMF)，利用系統自身將盈余能量吸收。但因機組自身儲能能力有限，純靠控制策略難以完成嚴重跌落程度下的低電壓穿越，此類方法只適用于電壓中度及以下跌落程度。

發明內容

為了解決雙饋抽水蓄能機組使用現有低電壓穿越策略無法合理應對不同程度的電壓跌落工況的問題，本發明提供了一種雙饋抽水蓄能機組低壓穿越控制方法，使得雙饋抽水蓄能機組在不同電壓跌落工況中均具有較好的低電壓穿越能力。