[实用新型]一种抽水蓄能电站静止变频启动功率因数最优控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种抽水蓄能电站静止变频启动功率因数最优控制装置，用于控制抽水蓄能电站静止变频启动。

背景技术

目前抽水蓄能电站都将静止变频启动作为首选的抽水工况的机组启动方式。静止变频器为“交-直-交”电流源型，整流桥将交流电整流成直流电，逆变桥再将直流电逆变为频率可调的交流电，中间的平波电抗器用于整流桥输出后的平波和去耦，使变频器主回路的直流电流波形平直、脉动小，具有电流源特性。基本工作原理为：控制系统根据电机转速和位置信号，控制晶闸管静止变频装置对同步电机进行变频调速，从而产生从零到额定频率值的变频电源，同步地将机组拖动起来。在抽水蓄能电站自动控制系统及成套设备中，静止变频器作为其中的关键技术设备，对于保证大型抽水蓄能机组的快速可靠启动和抽水蓄能电站的稳定运行具有重要意义。

但是，我国大型抽水蓄能电站控制系统设备一般采用与主机捆绑招标的方式从国外引进，国内的研究单位和设备厂商较少。近年来，随着抽水蓄能控制设备国产化的不断发展，静止变频器也有一定的技术突破，但在抽水蓄能电站静止启动变频器功率因数控制方面，国内尚无文献对此进行深入研究。在抽水启动过程中，机组启动控制策略影响着变频器的功率因数，传统的抽水蓄能静止变频器机组启动采用调整整流桥控制角的方法进行机组速度控制，逆变桥一般采用定角度控制方法。该方法使得变频器系统的功率因数较低，启动加速慢，进入同期时间相对较长。变频器功率因数较低，一般在0.5-0.7左右。

发明内容

本发明研究基于变频器功率因数最优的控制策略及实现方法，利用分段控制，实现不同频率范围时的调速控制，并在抽水蓄能静止启动变频器中提出了调整换相超前角的方法实现机组转速控制，有效提高静止变频器的功率因数，减小机组转矩脉动，提高机组启动加速时间。

针对现有静止变频器功率因数较低的问题，本实用新型提出一种抽水蓄能电站静止变频启动功率因数最优控制装置，实现抽水蓄能机组的变频器启动，并有效提高静止变频器的功率因数，改善机组启动速度特性。

为实现上述技术目的，本实用新型采用如下技术方案：一种抽水蓄能电站静止变频启动功率因数最优控制装置，其特征在于，包括控制器寄存器、电流调节器、转速调节器、电压调节器、去励磁调节系统。所述控制器寄存器、电流调节器、转速调节器、电压调节器、去励磁调节系统通过总线与电站机组相连接。转速调节器检测到转速偏差信号，将转速偏差信号输出到电流控制器，再由电流控制信号与实际电流产生的偏差信号送到电流调节器的输入端，经电流调节器计算出整流桥控制角的输出角度指令，送给整流装置。

通过以下步骤实现抽水蓄能电站静止变频启动功率因数最优控制：

1）系统初始化

设置控制器寄存器，初始化参数设置；

2）控制策略转换点频率

                                                                   （1）

——机组转速

——系统侧线电压

——发电机极对数

——含有气隙每极磁通量的系数，与励磁电流有关

——整流桥控制角

——逆变桥换相超前角

——换相重叠角，一般取10°

其中水泵水轮机极对数恒定，假设励磁电流、换相重叠角在机组启动过程中变化范围较小忽略其调速特性，忽略直流回路总电阻、凸极电磁转矩及变频器系统损耗，则确定抽水蓄能电站静止变频器对机组转速的控制参数为：、；

当机组频率小于等于时，控制对象采用，对机组进行速度控制，当机组频率大于时，控制对象采用，对机组进行速度控制。的计算按照公式（3）计算：

                          （3）

其中：在上式中，取值范围为30°-60°。

此时的意义：在换相超前角为时，为对应机组转速增加到该值时，整流侧的控制角度为零度，即此时的变频器系统功率因数最大，为裕度系数。