[发明专利]一种双馈可变速抽水蓄能机组抽水工况下的并网控制方法

说明书

本发明公开了一种双馈可变速抽水蓄能机组抽水工况下的并网控制方法，首先对采集到的定子电压进行ButterWorth低通滤波，得到滤波后的定子电压，再对电网电压进行锁相，得到电网电压相位，利用该相位对电网电压和滤波后的定子电压做Park变换，得到旋转坐标系下的电网电压的d、q轴分量和定子电压的d、q轴分量；分别对这四个电压分量进行闭环控制，闭环控制的输出分别作为转子电流补偿量和转子位置角补偿量，以保持定子电压与电网电压在幅值、相位上一致。当检测到定子电压与电网电压的幅值差、相位差分别小于给定误差且维持若干周波后，进行并网操作。本方法具有动态响应快、精度高、鲁棒性好的特点。

技术领域

本发明属于双馈可变速抽水蓄能机组在抽水蓄能中的应用领域，尤其涉及一种双馈可变速抽水蓄能机组抽水工况下的并网控制方法。

背景技术

双馈可变速抽水蓄能机组具有出力灵活、响应迅速、适用范围广、能量转换效率高的优点，应用到抽水蓄能中，可满足电网调频调压的需求，并解决由水头变化、出力波动导致的水泵水轮机效率降低的问题。根据系统需求，抽水蓄能中的双馈可变速抽水蓄能机组主要运行在抽水和发电两种工况，其中的发电工况与风电中的类似，目前已有很多研究，缺少对抽水工况并网过程的深入研究。

在抽水工况下，为了保证并网过程中定子电压的相位与电网电压保持一致，常规的控制方法为：利用锁相环检测定子电压和电网电压相位角度，并利用PI调节器对两者之间的误差进行闭环控制，进而补偿转子位置角。但是，由于PI调节器的开环增益仅在频率为零处为无穷大，因此仅适用于给定和反馈均为直流的物理量的跟踪，若使用时变的相位角度进行控制，无法实现无静差的跟踪。此外，在进行幅值控制和相位控制时，常规的控制算法均未考虑定子谐波电压对控制性能的影响，而在实际的并网过程中，由于机侧变流器加在转子上的电压为PWM脉冲，定子电压中存在较大的开关频次的谐波成分，若直接对该电压进行幅值和相位控制，会由于谐波的干扰产生相位波动，进而增大并网冲击电流。因此，实现定子电压相位对电网电网相位的准确跟踪、避免谐波电压对定子电压幅值、相位控制的干扰对于实际的并网效果有着重要意义。

发明内容

为了解决实际并网过程中相位稳态静差和定子谐波电压造成的冲击电流问题，本发明提出了一种双馈可变速抽水蓄能机组抽水工况下的并网控制方法，是一种基于ButterWorth低通滤波器的并网控制方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提出的一种双馈可变速抽水蓄能机组抽水工况下的并网控制方法，其特征在于，对采集到的定子电压进行ButterWorth低通滤波，得到滤波后的定子电压U_sflt，并对电网电压进行锁相，得到电网电压相位，利用电网电压相位对电网电压和滤波后的定子电压进行Park变换，得到旋转坐标系下的定子电压的d轴、q轴分量和电网电压的d轴、q轴分量；分别对定子电压和电网电压的d轴分量、定子电压和电网电压的q轴分量进行闭环控制，闭环控制的输出分别作为转子电流补偿量和转子位置角补偿量。

进一步地，分别对电网电压d轴分量U_g^d、滤波后的定子电压d轴分量U_sflt^d，电网电压q轴分量U_g^q、滤波后的定子电压q轴分量U_sflt^q进行闭环控制，闭环控制的输出作为转子电流的补偿量，设增加电流补偿后的转子电流给定值为：

式中，i_r^*d、i_r^*q分别为转子励磁电流的给定值和有功电流给定值，L_m为定转子互感，ω_c为定子磁链的旋转角速度，k_p、k_i、s分别为PI控制的比例系数、积分系数和复变量。