一种变速抽水蓄能机组电压跟踪励磁控制方法及系统与流程

本技术实施例涉及抽水蓄能，尤其涉及一种变速抽水蓄能机组电压跟踪励磁控制方法及系统。

背景技术：

1、抽水蓄能电站是电力系统的重要组成部分，是确保以新能源为主体的新型电力系统安全稳定运行的重要支撑。目前的抽水蓄能电站主要采用定速抽水蓄能机组，无法适应宽范围水头变幅，机组的综合效率较低。变速抽水蓄能机组具有效率高、调节范围宽、运行灵活的优点，不仅可以快速独立的调节有功和无功功率，提高系统的稳定性和快速响应能力，而且还可以有效的抑制可再生能源引起的频率波动，改善电能质量，利用变速机组的无功调节能力，还能够维持电网电压的稳定性。然而，目前尚缺少对变速抽水蓄能机组参与无功功率调节、提供电压支撑等方面的技术研究。

技术实现思路

1、有鉴于此，本技术实施例的目的在于提出一种变速抽水蓄能机组电压跟踪励磁控制方法及系统。

2、基于上述目的，本技术实施例提供了一种变速抽水蓄能机组电压跟踪励磁控制方法，包括：

3、以预设的机端电压参考值和采集的机端电压实际值为电压控制器的输入，由所述电压控制器输出无功功率参考值；

4、以所述无功功率参考值和采集的无功功率实际值为无功功率控制器的输入，由所述无功功率控制器输出励磁电流的d轴分量参考值；

5、以预设的有功功率参考值和采集的有功功率实际值为有功功率控制器的输入，由所述有功功率控制器输出励磁电流的q轴分量参考值；

6、以所述励磁电流的d轴分量参考值及采集的d轴分量实际值、励磁电流的q轴分量参考值及采集的q轴分量实际值为电流控制器的输入，由所述电流控制器输出励磁电压的d轴分量参考值和q轴分量参考值；

7、以所述励磁电压的d轴分量参考值和q轴分量参考值为信号发生器的输入，由所述信号发生器输出机侧变流器的控制信号。

8、可选的，所述电压控制器基于比例前馈、微分前馈、不完全微分和不完全积分算法对机端电压进行电压前馈补偿，使得机端电压跟随所述机端电压参考值变化。

9、可选的，所述电压控制器的控制方法为：

10、

11、其中，vm为机端电压实际值，δv为机端电压参考值与机端电压实际值的差值，kp为比例系数，ti为积分时间常数，td为微分时间常数，ki为不完全积分系数，tf和th分别为两个低通滤波器的滤波器系数，kf1为比例前馈系数，kf2微分前馈系数。

12、可选的，所述无功功率控制器的控制方法为：

13、

14、其中，ird_ref为励磁电流的d轴分量参考值，kp1为比例系数，ki1为积分系数，qs_ref为无功功率参考值，qs_m为无功功率实际值。

15、可选的，所述有功功率控制器的控制方法为：

16、

17、其中，irq_ref为励磁电流的q轴分量参考值，kp2为比例系数，ki2为积分系数；ps_ref为有功功率参考值，ps_m为有功功率实际值。

18、可选的，所述电流控制器的控制方法为：

19、

20、其中，urd_ref为励磁电压的d轴分量参考值，ueq_ref为励磁电压的q轴分量参考值，irq_m为励磁电流的q轴分量实际值，ird_m为励磁电流的d轴分量实际值，kp3、kp4分别为d、q轴的比例系数，ki3、ki4分别为d、q轴的积分系数，ψs为定子磁链，usd为定子电压的d轴分量实际值，usq为定子电压的q轴分量实际值，isd为定子电流的d轴分量实际值，isq为定子电流的q轴分量实际值，ws为同步转速，wr为转子的电角速度，wsl＝ws-wr为滑差角速度，ls为定子侧等效电感，lr为转子侧等效电感，lm为互感，rs为定子电阻。

21、本技术实施例还提供一种变速抽水蓄能机组电压跟踪励磁控制系统，包括：

22、电压控制器，用于根据输入的预设的机端电压参考值和采集的机端电压实际值，确定无功功率参考值；

23、无功功率控制器，用于根据输入的所述无功功率参考值和采集的无功功率实际值，确定励磁电流的d轴分量参考值；

24、有功功率控制器，用于根据输入的预设的有功功率参考值和采集的有功功率实际值，确定励磁电流的q轴分量参考值；

25、电流控制器，用于根据输入的所述励磁电流的d轴分量参考值及采集的d轴分量实际值、励磁电流的q轴分量参考值及采集的q轴分量实际值，确定励磁电压的d轴分量参考值和q轴分量参考值；

26、信号发生器，用于根据输入的所述励磁电压的d轴分量参考值和q轴分量参考值，输出机侧变流器的控制信号。

27、可选的，所述电压控制器，用于基于比例前馈、微分前馈、不完全微分和不完全积分算法对机端电压进行电压前馈补偿，使得机端电压跟随所述机端电压参考值变化。

28、可选的，所述电压控制器的控制方法为：

29、

30、其中，vm为机端电压实际值，δv为机端电压参考值与机端电压实际值的差值，kp为比例系数，ti为积分时间常数，td为微分时间常数，ki为不完全积分系数，tf和th分别为两个低通滤波器的滤波器系数，kf1为比例前馈系数，kf2微分前馈系数。

31、可选的，所述无功功率控制器的控制方法为：

32、

33、其中，ird_ref为励磁电流的d轴分量参考值，kp1为比例系数，ki1为积分系数，qs_ref为无功功率参考值，qs_m为无功功率实际值。

34、可选的，所述有功功率控制器的控制方法为：

35、

36、其中，irq_ref为励磁电流的q轴分量参考值，kp2为比例系数，ki2为积分系数；ps_ref为有功功率参考值，ps_m为有功功率实际值。

37、可选的，所述电流控制器的控制方法为：

38、

39、其中，urd_ref为励磁电压的d轴分量参考值，urq_ref为励磁电压的q轴分量参考值，irq_m为励磁电流的q轴分量实际值，ird_m为励磁电流的d轴分量实际值，kp3、kp4分别为d、q轴的比例系数，ki3、ki4分别为d、q轴的积分系数，ψs为定子磁链，usd为定子电压的d轴分量实际值，usq为定子电压的q轴分量实际值，isd为定子电流的d轴分量实际值，isq为定子电流的q轴分量实际值，ws为同步转速，wr为转子的电角速度，wsl＝ws-wr为滑差角速度，ls为定子侧等效电感，lr为转子侧等效电感，lm为互感，rs为定子电阻。

40、从上面所述可以看出，本技术实施例提供的变速抽水蓄能机组电压跟踪励磁控制方法及系统，以预设的机端电压参考值和采集的机端电压实际值为电压控制器的输入，由电压控制器输出无功功率参考值，以无功功率参考值和采集的无功功率实际值为无功功率控制器的输入，由无功功率控制器输出励磁电流的d轴分量参考值，以预设的有功功率参考值和采集的有功功率实际值为有功功率控制器的输入，由有功功率控制器输出励磁电流的q轴分量参考值，以励磁电流的d轴分量参考值及采集的d轴分量实际值、励磁电流的q轴分量参考值及采集的q轴分量实际值为电流控制器的输入，由电流控制器输出励磁电压的d轴分量参考值和q轴分量参考值，以励磁电压的d轴分量参考值和q轴分量参考值为信号发生器的输入，由信号发生器输出机侧变流器的控制信号。本技术能够有效抑制电压振荡，缩短动态过程，提高电力系统的电压稳定性。