[发明专利]一种发电机主动频率跟踪同期方法

权利要求书

1.一种发电机主动频率跟踪同期方法，其特征在于：该方法包括：

频差获取模块，用于计算电网频率与发电机频率的差值；

滑差系数限幅模块，用于滑差系数的选取、及限幅计算；

调节器PID模块，用于推导出调节器PID与液压随动环节综合传递函数；

引水系统及原动机模块，用于建立引水系统及原动机的线性化模型；

发电机模块，用于分析发电机传递函数；

该方法在发电机同期并列时，引入主动跟踪滑差系数，运用主动频率跟踪同期方法快速并网，包括以下步骤：

步骤1：分析主动跟踪频差给定引入方法，推算滑差系数限幅范围；

步骤2：分析调节系统结构；

步骤3：获取调节器PID与液压随动环节综合传递函数；

步骤4：建立引水系统及原动机的线性化模型；

步骤5：分析发电机部分的传递函数；

步骤6：得到调节系统的开环传递函数，并进行参数性能分析。

2.根据权利要求1所述一种发电机主动频率跟踪同期方法，其特征在于：步骤1中，为实现可靠的跟踪同期并列，需要解决V_grid、V_gen保持相对固定相角差△δ的问题，对此引入主动跟踪滑差系数f_ref，在水轮机调节系统传递函数的输入量f_set上叠加限幅滑差系数f_ref，构成完整的主动频率跟踪控制传函；

引入滑差系数f_ref使发电机出口电压向量V_gen与电网电压向量V_grid能够构成相角差△δ_g，当且仅当该相角差△δ_g小于允许并列最大相角差△δ的条件时，同期装置可触发合闸脉冲，在调节器内部，控制机组频率f_gen主动跟踪含滑差系数的电网频率f_grid±f_ref，设电压向量起始相角为0，则单相电压向量V_gen、V_grid满足式(1)，

V·grid=Vgridsin(2πfgridt)]]>

V·gen=Vgensin[2π(fgrid±fref)t]---(1)]]>

可见，两个向量相角差由滑差系数f_ref决定，若系数f_ref取值适当，满足同期装置检测相角差、触发合闸脉冲的控制时间，则可以实现发电机可靠并列；

滑差系数f_ref的物理意义为：对于已知表达式的两个向量A、B，设两个向量的起始角度相同，则向量的频率差为向量坐标系中不断变化的两者相对角度差，设一个向量为固定参照指向，则另一个向量环绕该固定参照向量相对旋转，包含顺时针及逆时针两个方向；

从实际应用原理上，水轮机调节器通过控制机组频率f_gen，使发电机出口电压向量V_gen围绕电网电压向量V_grid以角速度f_ref(单位：度/s)进行旋转，从而在一个周期360°内必然出现满足同期相角差条件的时间T，如式(2)所表述，设允许最大△δ为20°，

fref=dΔδgdt]]>

T=Δδg·1fref≤Δδfref=20fref---(2)]]>

滑差系数f_ref理论上可选择多种限幅标准时域函数，如常函数、三角函数、斜坡周期函数等，如式(3)，式中c₁、c₂、ω₁、A、T为常数，实际大多数情况，采用常函数基本能满足使用要求，

f_ref＝±c₁

f_ref＝Asinω₁t

fref=c2tk·T<t≤k·T+T/2-c2tk·T+T/2<t≤k·T+T,k∈Z---(3)]]>

选取的f_ref函数类型及值的大小，即电压向量相对旋转速度须满足同期装置计算时间要求。