[发明专利]一种柔性励磁系统动态顶值电压控制方法

说明书

本发明公开了一种柔性励磁系统动态顶值电压控制方法。本发明采用的技术方案为：同步发电机空载起励到并网过程，或者并网解列后的逆变灭磁过程，或者任意工况下同步发电机收到跳灭磁开关令后的灭磁过程，柔性励磁系统中间直流电压根据机端电压的不同采取常规两段式控制策略进行控制；同步发电机并网后，柔性励磁系统中间直流电压按发电机机端电压的两种运行区间进行控制，分别是发电机机端电压高于常规拐点电压的常规运行区间、发电机机端电压低于常规拐点电压的紧急运行区间。本发明根据同步发电机不同的运行工况需求，动态调整中间直流电压，以实现励磁系统顶值电压的等效调节，提升自并励励磁系统在系统电压故障跌落时的强励输出能力，提升发电机组的暂态稳定性。

技术领域

本发明属于新型励磁控制技术领域，具体地说是一种柔性励磁系统动态顶值电压控制方法。

背景技术

随着特高压交直流技术的广泛应用、大批量新能源机组接入电网和大规模储能系统的投运，我国电网总体上呈现出特高压交直流混联运行和电力电子化两大特征。使得我国电网在容量、结构复杂度以及地理跨度上都出现了大幅度的增加，导致电力系统稳定裕量缩小，无功电压稳定性和宽频振荡问题突出，非常不利于电力系统的安全稳定运行。

发电机的励磁控制因不引入额外装置和具有较强的电力系统稳定控制能力等优点被业界公认为是最经济、最有效的电力系统控制技术之一。传统的基于晶闸管的励磁系统以晶闸管整流器为励磁系统功率单元，励磁电压输出能力受机端电压影响较大，当系统出现机端电压大幅跌落引起的机端电压处于低位时，其无法保证充足的发电机强励能力。

基于全控器件的柔性励磁系统理论上能够利用更先进的电力电子拓扑，通过调节中间直流电压向发电机提供更稳定和更高的励磁电压输出能力，通过中间直流电压就是励磁系统的顶值电压。但如何利用这一技术特点，一方面在系统需求时发挥柔性励磁系统的高顶值倍数励磁电压输出能力，另一方面满足励磁系统正常控制功能的经济性、可靠性的运行要求，现有的研究和工程应用尚未给出两者兼顾且在工程上行之有效的解决措施。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明提供一种柔性励磁系统动态顶值电压控制方法，以提高发电机励磁系统的顶值电压倍数，提升系统暂态稳定性。

为达到上述目的，本发明提供以下的技术方案：一种柔性励磁系统动态顶值电压控制方法，所述柔性励磁系统的励磁功率单元由前级三相电压源型换流器和后级H桥直流斩波器构成，前级三相电压源型换流器与后级H桥直流斩波器通过中间直流电容连接。所述前级三相电压源型换流器的三相交流侧与励磁变二次侧相连，所述后级H桥直流斩波器的输出侧与发电机转子励磁绕组相连，所述中间直流电容的直流电压为柔性励磁系统的顶值电压，称为柔性励磁系统中间直流电压；

所述柔性励磁系统动态顶值电压控制方法包括两大部分：

第一部分，针对同步发电机空载起励到并网过程，或者并网解列后的逆变灭磁过程，或者任意工况下同步发电机收到跳灭磁开关令后的灭磁过程，柔性励磁系统中间直流电压根据机端电压的不同采取常规两段式控制策略进行控制；

第二部分，针对同步发电机并网后，柔性励磁系统中间直流电压按发电机机端电压的两种运行区间进行控制，分别是发电机机端电压高于常规拐点电压的常规运行区间、发电机机端电压低于常规拐点电压的紧急运行区间；

1)当发电机机端电压在常规运行区间时，柔性励磁系统中间直流电压按常规固定直流电压设定值进行控制；

2)当发电机机端电压在紧急运行区间时，柔性励磁系统中间直流电压根据机端电压的不同采取紧急两段式控制策略进行控制。

进一步地，第一部分中，常规两段式控制策略的具体内容如下：

首先，根据机端电压的不同分为常规线性升压区间和常规恒定电压区间：所述常规线性升压区间是指发电机机端电压从零到常规拐点电压的范围，所述常规恒定电压区间是指发电机机端电压在常规拐点电压以上的范围；