[发明专利]一种双馈抽水蓄能机组低压穿越控制方法

说明书

本发明公开了一种双馈抽水蓄能机组低压穿越控制方法，属于双馈抽水蓄能机组控制领域。本发明为了解决双馈抽水蓄能机组使用现有低电压穿越策略无法合理应对不同程度的电压跌落工况的问题。本发明包括判断是否出现故障模式，若否，执行双馈抽水蓄能机组在正常工作模式下工作；若是，判断所述双馈抽水蓄能机组的电压跌落工况，所述电压跌落程度包括轻微跌落工况、中度跌落工况和严重跌落工况，根据所述电压跌落工况选择相应的工作模式，所述工作模式包括轻微跌落工作模式、中度跌落工作模式和严重跌落工作模式。本发明使得双馈抽水蓄能机组在不同电压跌落工况中均具有较好的低电压穿越能力。

技术领域

本发明属于双馈抽水蓄能机组控制领域，特别是涉及一种双馈抽水蓄能机组低压穿越控制方法。

背景技术

为响应“双碳”战略，电网结构在加快转型，风电、光伏发电等新能源发电机组的装机并网容量和发电占比逐年上升，因这类发电机组的输入源有间歇性，不能保证稳定地输出电能，倘若大规模直接并网，会破环电力系统的稳定。抽水蓄能为一种较为成熟的储能技术，具有储存能力强、转换效率高、负荷响应快的优点。将其作为“稳定器”消纳与协调其他新能源发电设备，可提高发电优质率，充分发挥绿色资源优势。

抽水蓄能机组通过控制水泵水轮机正反转来切换电动和发电工作模式。在负荷低峰时，启用电动模式，储存能量；在负荷高峰时，转为发电模式，回馈能量。双馈电机使用部分功率变流器，运行损耗小，可通过交流励磁实现变速调频，被广泛应用于抽水蓄能机组。机组控制方法上通常使用传统矢量定向控制，通过在dq坐标系下将单一矢量定向，解除各矢量间耦合关系，达到独立控制，简化流程的效果。

由于双馈电机定子绕组直接与电网相连，且转子侧变流器控制速度和输出功率有限，无法应对并网点电压跌落带来的冲击。在发电模式下，变流器易因过流、过压而损害，机组为保护脆弱的电力电子器件将会解列，而大容量机组的解列和重并网是整个电力系统安全稳定运行的一大威胁，可能扩大危害。因此，随着单机容量及整体占比的提升，双馈抽水蓄能机组需增强对电压跌落故障适应的低电压穿越能力。

应用于抽水蓄能的双馈机组因控制工况复杂，相关低电压穿越策略当下研究甚少，特别在是电动工作模式，而目前有关传统双馈抽水蓄能机组低电压穿越策略的研究可规为附加硬件保护装置、基于控制策略的改进优化两大类。在附加硬件保护装置中，使用最多的是置于转子侧变流器前端的撬棒(Crowbar)电路，而最有效的为置于并网点处的动态电压恢复器(Dynamic Voltage Restorer，DVR)，除此外有附加超级电容、动态电阻、直流斩波器(Chopper)等方法；在基于控制策略的改进中，有用模糊控制器替代传统PI控制器、加前馈信号以提高电流环追踪速度的方法，有直接追踪定子电流以抑制转子电流的定子电流反馈法，有以灭磁为导向的去磁控制方法等。从原理上看，在机组内部附加硬件，可从能量管理出发，通过硬件装置吸收盈余能量来保护变流器；在并网点侧附加硬件则通过支撑机端电压来从根本上解决故障。但是，硬件保护装置会导致整个机组的体积增大、成本增加，并且单纯增加硬件保护装置还存在一定局限性，如单附加Crowbar电路，因其工作时切断转子侧变流器控制信号的输入，使得机组无法输出无功，而且因结构等效为于鼠笼式异步电动机，还将反向吸收无功；单加超级电容辅助直路，由于安装位置在直流母线处，无法提前缓解盈余能力对转子侧变流器的冲击。优化控制策略可由减弱某些量的暂态响应，合理调节电压、电流值，在一定程度上抵消转子感应电动势(Electromotive Force，EMF)，利用系统自身将盈余能量吸收。但因机组自身储能能力有限，纯靠控制策略难以完成严重跌落程度下的低电压穿越，此类方法只适用于电压中度及以下跌落程度。

发明内容

为了解决双馈抽水蓄能机组使用现有低电压穿越策略无法合理应对不同程度的电压跌落工况的问题，本发明提供了一种双馈抽水蓄能机组低压穿越控制方法，使得双馈抽水蓄能机组在不同电压跌落工况中均具有较好的低电压穿越能力。