变速恒频抽水储能系统的辅助绕组电流控制方法和装置制造方法及图纸

本申请提出一种变速恒频抽水储能系统的辅助绕组电流控制方法和装置，其中，方法包括：确定所述变速恒频抽水储能系统当前的工作阶段；根据当前的工作阶段，对变速恒频抽水储能系统产生的辅助绕组电流进行控制。该方法通过使用辅助绕组结构和在系统处于不同阶段时对辅助绕组电流进行控制，避免了传统电阻短路启动过程中的力矩小、效率低、发热大的问题，尤其有利于系统的重载启动，并且能够在系统低电压穿越过程中，抑制定子磁链震荡，加速电机暂态过程，降低转子电流过流风险，提高低电压穿越能力。

Auxiliary Winding Current Control Method and Device for Variable Speed Constant Frequency Pumped Energy Storage System

This application proposes an auxiliary winding current control method and device for VSCF pumped energy storage system, which includes: determining the current working stage of the VSCF pumped energy storage system; and controlling the auxiliary winding current generated by the VSCF pumped energy storage system according to the current working stage. By using the auxiliary winding structure and controlling the auxiliary winding current at different stages of the system, this method avoids the problems of small torque, low efficiency and high heating in the process of traditional resistance short-circuit start-up, especially in favor of heavy-load start-up of the system, and can restrain the stator flux linkage oscillation, accelerate the transient process of the motor and reduce the rotation in the process of low voltage traverse of the system. Sub-current overcurrent risk, improve low voltage crossing ability.

【技术实现步骤摘要】
变速恒频抽水储能系统的辅助绕组电流控制方法和装置
本申请涉及电气控制
，尤其涉及一种变速恒频抽水储能系统的辅助绕组电流控制方法和装置。
技术介绍
随着新能源发电机组并网容量的持续增加，对电网的调峰和调频能力提出了更高的要求，开发具有调峰、调频、负荷跟踪及事故备用等功能的抽水蓄能电站成为必然趋势。相比于传统定速抽水储能系统，变速恒频抽水储能系统性能和经济效益提升明显，获得广泛发展。目前，采用部分功率变换器的变速恒频抽水储能系统主要采用定子外接电阻短路的方式来实现其带载启动，导致启动过程中定子外接电阻损耗大、效率低，且启动转矩并不理想。另外，对于低电压穿越问题，目前主要是通过添加crowbar或dcchopper等硬件电路来实现，但是对于不对称电网条件下系统性能并无帮助。可见，相关技术中，变速恒频抽水储能系统启动性能低、低电压穿越能力弱。
技术实现思路
本申请提出一种变速恒频抽水储能系统的辅助绕组电流控制方法，用于解决相关技术中变速恒频抽水储能系统启动性能低、低电压穿越能力弱的问题。本申请一方面实施例提出了一种变速恒频抽水储能系统的辅助绕组电流控制方法，所述辅助绕组为三相绕组，与双馈电机的三相定子绕组互差预设电角度，包括：确定所述变速恒频抽水储能系统当前的工作阶段；根据所述当前的工作阶段，对所述变速恒频抽水储能系统产生的辅助绕组电流进行控制。本申请实施例的变速恒频抽水储能系统的辅助绕组电流控制方法，基于变速恒频抽水储能系统包括辅助变换器及带有辅助绕组的双馈电机的结构，通过确定变速恒频抽水储能系统当前的工作阶段，根据当前的工作阶段，对变速恒频抽水储能系统产生的辅助绕组电流进行控制。由此，通过使用辅助绕组结构和在系统处于不同阶段时对辅助绕组电流进行控制，避免了传统电阻短路启动过程中的力矩小、效率低、发热大的问题，尤其有利于系统的重载启动，并且能够在系统低电压穿越过程中，抑制定子磁链震荡，加速电机暂态过程，降低转子电流过流风险，提高低电压穿越能力。本申请另一方面实施例提出了一种变速恒频抽水储能系统的辅助绕组电流控制装置，所述变速恒频抽水储能系统包括：辅助变换器及带有辅助绕组的双馈电机，所述辅助绕组为三相绕组，与双馈电机的三相定子绕组互差预设电角度，包括：确定模块，用于确定所述变速恒频抽水储能系统当前的工作阶段；控制模块，用于根据所述当前的工作阶段，对所述变速恒频抽水储能系统产生的辅助绕组电流进行控制。本申请实施例的变速恒频抽水储能系统的辅助绕组电流控制装置，基于变速恒频抽水储能系统包括辅助变换器及带有辅助绕组的双馈电机的结构，通过确定变速恒频抽水储能系统当前的工作阶段，根据当前的工作阶段，对变速恒频抽水储能系统产生的辅助绕组电流进行控制。由此，通过使用辅助绕组结构和在系统处于不同阶段时对辅助绕组电流进行控制，避免了传统电阻短路启动过程中的力矩小、效率低、发热大的问题，尤其有利于系统的重载启动，并且能够在系统低电压穿越过程中，抑制定子磁链震荡，加速电机暂态过程，降低转子电流过流风险，提高低电压穿越能力。本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。附图说明本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为本申请实施例所提供的一种变速恒频抽水储能系统的辅助绕组电流控制方法的流程示意图；图2为本申请实施例提供的一种变速恒频抽水储能系统的结构示意图；图3为本申请实施例提供的一种变速恒频抽水储能系统启动阶段辅助绕组电流的控制过程示意图；图4为本申请实施例提供的一种变速恒频抽水储能系统并网电压跌落阶段辅助绕组电流的控制过程示意图；图5为本申请实施例提供的另一种变速恒频抽水储能系统的辅助绕组电流控制方法的流程示意图；图6为本申请实施例提供的一种变速恒频抽水储能系统的辅助绕组电流控制装置的结构示意图。具体实施方式下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。下面参考附图描述本申请实施例的变速恒频抽水储能系统的辅助绕组电流控制方法和装置。图1为本申请实施例提供的一种变速恒频抽水储能系统的辅助绕组电流控制方法的流程示意图。图2为本申请实施例提供的一种变速恒频抽水储能系统的结构示意图。下面结合图1和图2对本申请实施例的变速恒频抽水储能系统的辅助绕组电流控制方法进行解释说明。本申请实施例中，变速恒频抽水储能系统包括网侧变换器、机侧变换器、直流母线电容、辅助变换器、带有辅助绕组的双馈电机以及齿轮箱、水轮机等机械结构。其中，辅助绕组为三相绕组，与双馈电机原有三相定子绕组互差预设电角度θ，且电气绝缘，其中，0<θ<120°。辅助绕组用于建立辅助磁通；辅助变换器，用于控制辅助绕组中的电流，从而控制辅助磁通，并对双馈电机的定子总磁通进行有目的的调节；网侧变换器、机侧变换器以及辅助变换器均为三相两电平变换器。图2中示出了网侧变换器(CG)、直流母线电容(C)、机侧变换器(CR)、辅助变换器(CA)以及带有辅助绕组的双馈电机(D)，图2中的辅助变换器(CA)中有6个开关管，用于控制驱动辅助变换器(CA)的恒频脉冲信号。基于辅助绕组的变速恒频抽水系统中的网侧变换器CG和机侧变换器CR均可以采用传统控制方式，不在本申请的讨论范围之内，下面就本申请的辅助绕组电流的控制方法的实施方式进行详细说明。如图1所示，该变速恒频抽水储能系统的辅助绕组电流控制方法包括：步骤101，确定变速恒频抽水储能系统当前的工作阶段。本实施例中，变速恒频抽水储能系统在工作过程中，通常会经历启动阶段、电网电压同步阶段、并网状态且电网电压正常、并网电压跌落等几个工作阶段。在实际应用中，每个阶段在变速恒频抽水储能系统工作过程中，可以会出现多次。本实施例中，可以根据每个工作阶段的特点，确定变速恒频抽水储能系统当前所处的工作阶段。方法如下：(1)抽水储能系统从运行开始到转速未达到正常转速工作范围前为止，系统处于启动阶段，其中，正常转速工作范围定义为抽水储能电机同步转速±3％的范围；(2)抽水储能系统转速达到正常转速工作范围但尚未并网前，需要控制电机定子侧电压与电网电压在幅值、相位和频率上保持一致，即系统处于电网电压同步阶段；(3)抽水储能系统的并网开关闭合后且电网电压正常(电网电压在其额定值±10％的范围内)，此时抽水储能系统将根据调度系统要求与电网进行能量交换，即系统处于并网且电网电压正常；(4)抽水储能系统在并网运行过程中，当电网电压幅值跌落至电网额定电压90％以下时，抽水储能系统将根据相关国家标准对电网进行无功支撑，此时系统处于并网电压跌落阶段。步骤102，根据当前的工作阶段，对变速恒频抽水储能系统产生的辅助绕组电流进行控制。本实施例中，每个工作阶段，变速恒频抽水储能系统产生的辅助绕组电流有所不同，对于不同工作阶段的辅助绕组电流，可以采用不同的控制方法。例如，当变速恒频抽水储能系统运行于启动阶段时，产生直流辅助绕组电流，此时变速恒频抽抽水储能系统电机定子开路，此时定子磁场为直流磁场本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变速恒频抽水储能系统的辅助绕组电流控制方法，其特征在于，所述变速恒频抽水储能系统包括：辅助变换器及带有辅助绕组的双馈电机，所述辅助绕组为三相绕组，与双馈电机的三相定子绕组互差预设电角度，所述方法包括：确定所述变速恒频抽水储能系统当前的工作阶段；根据所述当前的工作阶段，对所述变速恒频抽水储能系统产生的辅助绕组电流进行控制。

【技术特征摘要】
1.一种变速恒频抽水储能系统的辅助绕组电流控制方法，其特征在于，所述变速恒频抽水储能系统包括：辅助变换器及带有辅助绕组的双馈电机，所述辅助绕组为三相绕组，与双馈电机的三相定子绕组互差预设电角度，所述方法包括：确定所述变速恒频抽水储能系统当前的工作阶段；根据所述当前的工作阶段，对所述变速恒频抽水储能系统产生的辅助绕组电流进行控制。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，若所述变速恒频抽水储能系统当前的工作阶段为启动阶段，所述变速恒频抽水储能系统产生直流辅助绕组电流，所述对所述变速恒频抽水储能系统产生的辅助绕组电流进行控制，包括：计算所述直流辅助绕组电流在辅助绕组两相静止坐标系下的参考值iαref和iβref，其中，iαref和iβref分别为所述直流辅助绕组电流在所述辅助绕组两相静止坐标系α轴和β轴上的参考值；通过Clark变换将当前辅助绕组电流ia、ib和ic，投影到所述辅助绕组两相静止坐标系中，得到所述当前辅助绕组电流在所述辅助绕组两相静止坐标系α轴上的采样值iα，及所述辅助绕组两相静止坐标系β轴上的采样值iβ；根据所述辅助绕组两相静止坐标系α轴上的参考值iαref和采样值iα，确定所述辅助绕组两相静止坐标系α轴上的辅助变换器控制电压uα；根据所述辅助绕组两相静止坐标系β轴上参考值iβref和采样值iβ，确定所述辅助绕组两相静止坐标系β轴上的辅助变换器控制电压uβ；对uα和uβ进行反Clark变换，获取所述辅助绕组三相静止坐标系下辅助变换器控制电压(ua,ub,uc)；对所述辅助变换器控制电压(ua,ub,uc)进行调制，生成多路恒频脉冲信号，以分别用于驱动所述辅助变换器中各个开关管。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，若所述变速恒频抽水储能系统当前的工作阶段为电网电压同步阶段，所述变速恒频抽水储能系统产生的辅助绕组电流为0，所述对所述变速恒频抽水储能系统产生的辅助绕组电流进行控制，包括：封锁所述辅助变换器中各个开关管的驱动信号。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，若所述变速恒频抽水储能系统当前的工作阶段为并网状态且电网电压正常，所述变速恒频抽水储能系统产生的辅助绕组电流为0，所述对所述变速恒频抽水储能系统产生的辅助绕组电流进行控制，包括：封锁所述辅助变换器中各个开关管的驱动信号。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，若所述变速恒频抽水储能系统当前的工作阶段为并网电压跌落阶段，所述变速恒频抽水储能系统产生交流辅助绕组电流，所述对所述变速恒频抽水储能系统产生的辅助绕组电流进行控制，包括：对当前电网电压采样值进行Clark变换和Park变换，得到电网两相同步旋转坐标系下的电网电压ugd和ugq，其中，ugd和ugq分别为所述当前电网电压采样值在所述电网两相同步旋转坐标系d轴和q轴上的电网电压；根据所述电网两相同步旋转坐标系下的电网电压ugd和ugq，计算定子磁链在所述电网两相同步旋转坐标系下的参考值和对当前定子电流、转子电流、辅助绕组电流的采样值进行Clark变换和Park变换，得到所述电网两相同步旋转坐标系下的定子电流isd和isq、转子电流ird和irq、辅助绕组电流id和iq；根据所述电网两相同步旋转坐标系下的定子电流isd和isq、转子电流ird和irq、辅助绕组电流id和iq，计算所述定子磁链在所述电网两相同步旋转坐标系下的采样值和根据所述定子磁链在所述电网两相同步旋转坐标系d轴上的参考值和采样值得到所述辅助绕组电流在所述电网两相同步旋转坐标系d轴上的参考值idref；根据所述定子磁链在所述电网两相同步旋转坐标系q轴上的参考值和采样值得到所述辅助绕组电流在所述电网两相同步旋转坐标系q轴上的参考值iqref；根据所述辅助绕组电流在所述电网两相同步旋转坐标系d轴上的参考值idref和采样值id，得到所述电网两相同步旋转坐标系d轴上的辅助变换器控制电压ud；根据所述辅助绕组电流在所述电网两相同步旋转坐标系q轴上的参考值iqref和采样值iq，得到所述电网两相同步旋转坐标系q轴上的辅助变换器控制电压uq；对辅助变换器控制电压ud和ud进行反Park变换和反Clark变换，得到辅助绕组三相静止坐标系下的辅助变换器控制电压(ua,ub,uc)；对所述辅助变换器控制电压(ua,ub,uc)进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜新建，孙旭东，马宏伟，
申请(专利权)人：清华大学，北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11