[发明专利]一种基于VVSG技术的大型同步调相机启动方法

权利要求书

1.一种基于VVSG技术的大型同步调相机启动方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1、引入VVSG控制策略，将变频部分虚拟为大容量同步发电机，其虚拟惯性应远大于需待启动的同步调相机的惯性，通过制定VVSG有功—频率控制器中角频率指令的上升曲线和无功—电压控制器中电压指令的上升曲线，保证在指令值每次阶跃后，定子电流形成的旋转磁场的大小和转速能保持一段时间；

步骤2、引入转子转速闭环控制至励磁调节器，在定子磁场转速和大小一定时，通过调节励磁电流大小改变电磁转矩大小来实现调速；

所述步骤1具体包括：

步骤1.1：变频部分的整流器均采用恒压控制，逆变器采用VVSG控制，将同步调相机定子侧的接入电路等效为可控的电压源；

步骤1.2：给定VVSG的虚拟惯量J_VVSG，应满足下式：

J_VVSG≥10J_S(1)

其中，J_S为待启动同步调相机的转动惯量，式(1)用于使同步调相机转速的变化能跟上VVSG转速的变化；

步骤1.3：制定VVSG有功—频率控制器中角频率指令的上升曲线，假定300Mvar同步调相机的极对数为2，额定转速为1500r/min，角频率按下式给定：

式(2)本质上是控制定子侧电流和电压的频率按照既定的曲线变化；

步骤1.4：制定VVSG无功—电压控制器中电压指令的上升曲线，对于容量为300Mvar、额定电压为20kV的同步调相机，电压指令按下式给定：

式(3)本质上是控制定子侧端电压按照既定的曲线变化。

2.如权利要求1所述的基于VVSG技术的大型同步调相机启动方法，其特征在于：所述步骤2具体包括：

步骤2.1：闭锁VVSG，通过励磁部分的起励电源建立转子的励磁磁场，根据励磁磁场在同步调相机定子绕组上的感应电动势判断转子的初始位置角，并将其作为VVSG激磁电动势的初相角；

步骤2.2：引入转速闭环控制至励磁调节器，其中角频率的参考值ω_N＝100πrad/s；

步骤2.3：解锁VVSG，其电压指令和角频率指令每次阶跃后会保持5s，定子侧电流的形成的旋转磁场将保持大小和转速不变；励磁部分通过转速闭环控制来调节励磁电流以改变电磁转矩的大小，从而使得同步调相机转子转速增加至额定转速，具体原理如式(4)所示：

T_e＝m_afi_fi_q+(L_d-L_q)i_di_q(4)

式中：T_e为电磁转矩，m_af为等效直轴绕组与转子励磁绕组的互感，L_d为直轴电感，L_q为交轴电感，i_d为直轴电流，i_q为交轴电流，i_f为励磁电流。