[发明专利]电压和无功功率双闭环控制的调相机励磁系统控制方法

说明书

本发明公开了一种电压和无功功率双闭环控制的调相机励磁系统控制方法，在电压闭环上叠加可投退的无功功率闭环；当系统电压超出设定的稳态范围时，只有电压闭环起作用；当系统电压处于设定的稳态范围时，调相机无功功率不处于预设的范围内，无功功率闭环将投入，将无功功率控制到设定值；无功功率控制到设定值且稳定后将无功功率闭环退出，同时对电压闭环给定值进行修正，将当前稳态情况下的机端电压实际值作为电压闭环给定值。既保证调相机有足够的暂态调节裕度，而且使得调相机具有良好的暂态响应特性，最大限度发挥调相机对交流电压的支撑作用。

技术领域

本发明涉及一种电压和无功功率双闭环控制的调相机励磁系统控制方法，属于电机励磁控制技术领域。

背景技术

目前，同步电机运行时，必须在励磁绕组中通入直流电流，建立励磁磁场。相应地将供给励磁电流的整个装置称为励磁系统。励磁调节器则是根据控制要求的输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元输出的装置。励磁系统是调相机功能实现的核心，对提高电力系统暂态稳定性具有重大作用。

调相机励磁系统要求不同于常规发电机，其具有更高的强励能力(不低于2倍)、更高的电压响应灵敏度、更快的无功调节速度和幅度等要求。调相机运行工况和在系统故障情况下的动态特性要求均与常规发电机不同。

普通发电机的励磁控制主要是电压控制，电力系统正常运行时，负荷总是波动的，同步发电机的功率也就相应变化，随着负荷的波动，需要对励磁电流进行调节以维持机端或系统中某一点的电压在给定水平。而同步调相机在正常稳态运行时，有必要将无功功率控制在某一设定值附近，以提高暂态情况下调相机可能的无功出力，最大限度发挥调相机对交流电压的支撑作用。

所以，在控制机端电压的基础上，还要求调相机能够对无功功率进行控制，主要实现暂态情况下控制机端电压，稳态情况下控制无功功率，但还要考虑到两者调节时的相互影响，故提出了一种电压和无功功率双闭环控制的调相机励磁系统控制方法。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种电压和无功功率双闭环控制的调相机励磁系统控制方法。

针对现有调相机控制不足，本发明提供一种电压和无功功率双闭环控制的调相机励磁系统控制方法，可应用于调相机励磁系统中，通过投退无功环并配置其控制环节参数，既保证暂态变化情况下调相机留有足够的无功功率调节能力，也可以满足快速响应电压变化的需求。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种调相机励磁系统控制模型，第一选择器、限幅器、第一比较器、第一PID运算模块依次连接，第二比较器、第二PID运算模块依次连接，所述第一PID运算模块，第二PID运算模块的输出端分别与第二选择器相连接。

作为优选方案，所述第一选择器输入U_ref和U，当EnQ由1变为0时选择输出U；所述限幅器的限幅范围为U_refmin和U_refmax之间；所述第一比较器将U_ref和U相减；所述第一PID运算模块将输入的ΔU分别进行比例、积分和微分运算再将各结果求和；所述第二比较器将Q_ref和Q_G相减；所述第二PID运算模块将输入的ΔQ分别进行比例、积分和微分运算再将各结果求和；所述第二选择器输入Q_out和U_out，当EnQ由0变为1时选择输出Q_out。

作为优选方案，所述第一PID运算模块中K_P、K_I、K_D为电压主环控制PID参数，1/s表示PID控制中的积分环节，s表示PID控制中的微分环节。