[发明专利]一种双轴励磁调相机无功功率的稳态控制方法

说明书

本发明公开了一种双轴励磁调相机无功功率的稳态控制方法，在转子的d轴和q轴上均设有励磁绕组，d轴和q轴上励磁绕组的轴线相互垂直，d轴和q轴绕组分别通入励磁电流I_fd和I_fq；确定调相机初始状态；对比机端电压U与参考电压Ur的大小，判断调相机所处的运行区域，所述运行区域包括区域I、区域II、区域III或空载运行；通过维持q轴励磁磁动势恒定的输出量，调节d轴励磁绕组上I_fd大小或方向，改变无功功率大小。本发明提供的双轴励磁调相机控制方法使得电动势的变化区间更灵活，在保持稳定的有功功率消耗的情况下，可以大量地吸收无功功率，在保证同步调相机稳定运行的条件下，最大限度的提高其进相运行能力。

技术领域

本发明属于大功率双轴励磁电机的运行与控制技术领域，具体涉及一种双轴励磁调相机无功功率的稳态控制方法。

背景技术

随着特高压直流输电容量和电压等级的提高，换流站对无功补偿的容量需求也越来越大，在电网动态调整过程中，无功支撑能力不足的问题突出，电压稳定问题严重，使电力系统的稳定性问题愈加严重和突出。

传统同步调相机的励磁绕组仅有一套，置于转子的d轴，这一特征决定了其功率调节以及运行稳定性均与调相机纵轴磁电势和电网电压之间的夹角有关，即与调相机功率角有关，限制了运行稳定性的范围；同时传统的同步调相机进相能力差，在进相运行时容易发生不稳定情况，需要限制吸收的无功功率。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种双轴励磁调相机无功功率的稳态控制方法，双轴励磁调相机在转子的d轴和q轴均设有励磁绕组，两套绕组的轴线相互垂直，可以独立地调节两套励磁绕组中电流大小和方向，使合成磁动势可处于相对于转子的任意位置，从而增大运行稳定性的范围；该发明的控制方法主要是维持q轴励磁绕组磁动势不变，保证调相机有功功率稳定，同时单独控制d轴磁动势的大小和方向，通过对励磁绕组进行励磁控制，保证双轴励磁调相机的稳定运行，分别调节调相机的有功和无功功率；在保证同步调相机稳定运行的条件下，最大限度的提高其进相运行能力。

本发明所采用的技术方案是：一种双轴励磁调相机无功功率的稳态控制方法，所述方法包括以下步骤：

(1)在转子的d轴和q轴上均设有励磁绕组，d轴和q轴上励磁绕组的轴线相互垂直，d轴和q轴绕组分别通入励磁电流I_fd和I_fq；

(2)确定调相机初始状态，所述调相机初始状态包括无功功率Q、d轴与q轴励磁电流和机端电压U；

(3)对比机端电压U与参考电压Ur的大小，判断调相机所处的运行区域，所述运行区域包括区域I、区域II、区域III或空载运行；

(4)通过维持q轴励磁磁动势恒定的输出量，调节d轴励磁绕组上I_fd大小或方向，改变无功功率大小。

优选的，步骤2中所述调相机的无功功率Q表示为：

式中，q轴励磁磁动势在定子绕组中感应的电动势E_d满足E_d＝I_fqx_aq；d轴励磁磁动势在定子绕组中感应的电动势E_q满足E_q＝I_fdx_ad；等效同步电抗其中，I_fq为q轴绕组通入空载励磁电流，I_fd为d轴绕组通入空载励磁电流，x_ad为d轴电枢反应电抗，x_aq为q轴电枢反应电抗，F_fd为d轴励磁磁动势，F_fq为q轴励磁磁动势。