[发明专利]压缩空气储能系统轴系扭振的抑制装置及方法

权利要求书

1.一种压缩空气储能系统轴系扭振的抑制装置，其特征在于，包括：

附加励磁阻尼控制器，用于采用组合式空气透平膨胀机的低压缸转速信号作为反馈信号，并且得到与组合透平—发电机组轴系扭振模态相对应的振荡分量，且得到各模态的控制电压信号，以及相加后经预设限幅形成总的控制输出，叠加在励磁调节器的原控制信号上；

机端次同步阻尼控制器，用于采用所述组合式空气透平膨胀机的低压缸转速信号作为反馈信号动态生成补偿电流参考值，并且在机组内部激发出与扭振模态对应的阻尼转矩，以通过所述反馈信号调制输出电流，在组合透平—发电机组内部产生合适的电磁转矩增量；以及

协调器，用于控制所述附加励磁阻尼控制器和所述机端次同步阻尼控制器协调工作，以共同实现抑制压缩空气储能系统轴系扭振的目的，其中，采用所述组合式空气透平膨胀机带多个离合器的柔性轴系实现变工况运行，其中，所述组合式透平膨胀机根据需要解列部分透平，以保证工作状态的透平始终处于最优的工作压力区间；当初始状态时，高压缸处于最优先进气压力范围，两个离合器全部结合，三个进气缸均处于工作状态；当进气压力降低时，中压缸处于最优进气范围，所述高压缸解列，第一个离合器断开，储气进入所述中压缸，所述高压缸不工作，所述中压缸和低压缸仍保持较高的通流效率；若进气压力持续下降到至所述低压缸的最优进气范围，将所述中压缸解列，使所述低压缸保持较高的通流效率。

2.根据权利要求1所述的压缩空气储能系统轴系扭振的抑制装置，其特征在于，所述附加励磁阻尼控制器包括：

第一前置信号处理单元，用于滤除量测转速信号中的低频信号和高频噪声，以仅保留扭振模态频率范围内的信号；

第一模态滤波器，用于分离扭振模态信号，以便实现解耦控制；

第一比例移相环节，用于提供信号增益和相位补偿角度，同时为适应组合透平的变工况运行，对比例增益进行调整；

限幅环节，用于对所述励磁调节器的输出信号进行限幅，以免影响励磁系统的正常工作。

3.根据权利要求1所述的压缩空气储能系统轴系扭振的抑制装置，其特征在于，所述机端次同步阻尼控制器包括：

次同步阻尼控制器，用于采用所述组合式空气透平膨胀机的低压缸转速信号作为所述反馈信号动态生成所述补偿电流参考值；

电力电子变流器，用于输出电流的频率范围能覆盖所有扭振模态频率。

4.根据权利要求3所述的压缩空气储能系统轴系扭振的抑制装置，其特征在于，所述次同步阻尼控制器包括：

第二前置信号处理单元，用于滤除量测转速信号中的低频信号和高频噪声，以仅保留扭振模态频率范围内的信号；

第二模态滤波器，用于分离扭振模态信号，以便实现解耦控制；

第二比例移相环节，用于提供信号增益和相位补偿角度，同时为适应组合透平的变工况运行，对比例增益进行调整；

补偿电流计算环节，用于将模态控制信号转换为变流器三相电流参考信号。

5.根据权利要求3或4所述的压缩空气储能系统轴系扭振的抑制装置，其特征在于，所述电力电子变流器采用PWM调制方法。

6.一种压缩空气储能系统轴系扭振的抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过附加励磁阻尼控制器采用组合式空气透平膨胀机的低压缸转速信号作为反馈信号，并且得到与组合透平—发电机组轴系扭振模态相对应的振荡分量，且得到各模态的控制电压信号，以及相加后经预设限幅形成总的控制输出，叠加在励磁调节器的原控制信号上；

通过机端次同步阻尼控制器采用所述组合式空气透平膨胀机的低压缸转速信号作为反馈信号动态生成补偿电流参考值，并且在机组内部激发出与扭振模态对应的阻尼转矩，以通过所述反馈信号调制输出电流，在组合透平—发电机组内部产生合适的电磁转矩增量；以及

通过协调器控制所述附加励磁阻尼控制器和所述机端次同步阻尼控制器协调工作，以共同实现抑制压缩空气储能系统轴系扭振的目的，其中，采用所述组合式空气透平膨胀机带多个离合器的柔性轴系实现变工况运行，其中，所述组合式透平膨胀机根据需要解列部分透平，以保证工作状态的透平始终处于最优的工作压力区间；当初始状态时，高压缸处于最优先进气压力范围，两个离合器全部结合，三个进气缸均处于工作状态；当进气压力降低时，中压缸处于最优进气范围，所述高压缸解列，第一个离合器断开，储气进入所述中压缸，所述高压缸不工作，所述中压缸和低压缸仍保持较高的通流效率；若进气压力持续下降到至所述低压缸的最优进气范围，将所述中压缸解列，使所述低压缸保持较高的通流效率。