一种基于三通道全控励磁装置的发电系统及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于三通道全控励磁装置的发电系统及其控制方法，属于电力系统领域，包括：发电机；三通道全控励磁装置，包括三个相互并联的电路，即与发电机的励磁绕组相连的励磁电流控制电路，用于间接向电网吸收或注入无功功率；与发电机极端并联的第一三相整流电路，用于直接向电网吸收或注入无功功率；与发电机机端串联第二三相整流电路，用于直接向电网吸收或注入无功功率；以及与三通道全控励磁装置中各全控器件分别相连的控制装置，用于根据无功功率反馈值和指令值生成控制全控器件开断的开关信号，使三通道全控励磁装置向电网吸收或注入的无功功率等于指令值。本发明专利技术能够提高发电系统的励磁电流控制能力以及向电网提供无功支撑的能力。网提供无功支撑的能力。网提供无功支撑的能力。

【技术实现步骤摘要】
一种基于三通道全控励磁装置的发电系统及其控制方法


[0001]本专利技术属于电力系统领域，更具体地，涉及一种基于三通道全控励磁装置的发电系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]目前，分布式电源的大量接入电网，在节约能源、保护环境等方面有明显优势。但是由于分布式电源具有随机性，可能会改变系统潮流，扩大负荷峰谷差，对电力系统稳定造成巨大影响。在分布式电源高渗透的背景下，电网中不仅会存在短路故障、开路故障，而且光伏、风电输出功率不稳定，会引起电网的电压质量下降以及有功功率和无功功率波动等问题，对电网的稳定运行造成影响。
[0003]随着多项特高压直流输电工程相继投运，西北、西南可再生能源的开发，东西部远距离重负荷输电走廊逐步建成，跨区域互联使电力系统规模扩大的同时，也面临长距离电能输送的现实。而长距离、重负荷输电及区域间大电网互联，会使部分地区动态无功补偿能力下降，系统阻尼不足，对电网安全稳定运行造成严重威胁。
[0004]传统的自并励励磁系统机组在故障时存在机端电压下降甚至引发发电机失磁的可能；针对电网电压骤降问题，传统的励磁系统通过注入或吸收无功电流，影响网侧电压，这种控制电压的方法在精确性和快速性方面有所欠缺，不能满足敏感性电力负荷对电能质量的要求；针对系统无功、阻尼不足问题，客观上要求增加电网无功补偿的容量，SVC(static var compensator,静止无功补偿器)和STATCOM(static synchronous compensator,静止同步补偿器)以及同步调相机均是常用的无功补偿装置。其中，同步调相机具有更加优越的性能，特别是其短时过载能力对故障情况下的系统电压有很强的支撑作用。由于运维工作量大及电能损耗高，同步调相机的年运行费用较高。
[0005]在申请公布号为CN 109830993 A、专利技术名称为“一种压缩空气储能发电系统及其调相控制方法”的专利申请文件中，所提供的发电系统利用全控励磁装置的两个通道分别直接或间接向电网吸收或注入无功功率，可以提高向电网提供无功支撑的能力，减少电网中同步调相机的使用，减少电网的运行成本。但是，该发电系统的励磁电流控制能力和向电网提供无功支撑的能力仍有待进一步提高。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的缺陷和改进需求，本专利技术提供了一种基于三通道全控励磁装置的发电系统及其控制方法，其目的在于，提高发电系统的励磁电流控制能力，以及向电网提供无功支撑的能力，以大幅减小交流系统短路故障、开路故障以及电压波动等影响，提高发电系统的可靠性。
[0007]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种基于三通道全控励磁装置的发电系统，其特征在于，包括：
[0008]发电机；
[0009]三通道全控励磁装置，其包括三个相互并联的电路：励磁电流控制电路，其输出端与所述发电机的励磁绕组相连，构成第一通道，用于调节所述发电机的励磁电流，以通过所述发电机间接向电网吸收或注入无功功率；第一三相整流电路，其输出端与所述发电机的机端并联，构成第二通道，用于直接向所述电网吸收或注入无功功率；第二三相整流电路，其输出端与所述发电机的机端串联，构成第三通道，用于直接向所述电网吸收或注入无功功率；
[0010]以及控制装置，其与所述三通道全控励磁装置中的各全控器件分别相连，用于根据所述三通道全控励磁装置向所述电网吸收或注入的无功功率反馈值和相应的指令值生成开关信号，以控制所述三通道全控励磁装置中全控器件的开断，使所述三通道全控励磁装置向所述电网吸收或注入的无功功率等于所述指令值。
[0011]本专利技术所发电系统所包含的三通道全控励磁装置具有三个通道，即与发电机的励磁绕组相连的第一通道、与发电机机端并联的第二通道和与发电机机端串联的第三通道，这三个通道都可用于向电网提供的无功支撑，且其中的两个通道可用于向发电机提供励磁电流；
[0012]具体来说，第一通道可用于间接向电网吸收或注入无功功率，第二通道和第三通道可用于直接向电网吸收或注入无功功率，由于全控器件响应速度快，经由第二通道和第三通道可快速向电网吸收或注入无功功率，迅速向电网提供无功支撑，经由第一通道可向电网吸收或注入大量且稳定的无功功率，三个通道协同运作，能够有效提高向电网提供无功支撑的能力；
[0013]第二通道和第三通道还可用于向发电机提供励磁电流，第二通道和第三通道协同作用，能够有效提高励磁电流控制能力，防止系统故障时励磁电流减小而导致发电机励磁能力下降，从而防止机端电压下降。
[0014]总体而言，本专利技术能够提高发电系统的励磁电流控制能力，以及向电网提供无功支撑的能力，可以大幅度减小交流系统短路故障、开路故障带来的影响，提高发电系统的可靠性。
[0015]进一步地，三通道全控励磁装置还包括：与三个电路并联的稳压电容，用于保证直流侧电压稳定，为逆变向网侧输出无功以及斩波得到励磁电流提供稳定的电压源。
[0016]进一步地，三通道全控励磁装置还包括：与稳压电容并联的储能装置，用于为逆变向网侧输出有功提供稳定的电压源，使三通道全控励磁装置通过第二通道和第三通道直接向电网吸收或注入有功功率。
[0017]本专利技术利用储能装置为逆变向网侧输出有功提供稳定的电压源，使三通道全控励磁装置通过第二通道和第三通道直接向电网吸收或注入有功功率，能够提高对电网提供有功支撑的能力，进一步提高发电系统的可靠性，减少电网中同步调相机的使用。
[0018]进一步地，控制装置包括：直接无功控制模块和间接无功控制模块；
[0019]直接无功控制模块与第一三相整流电路和第二三相整流电路中的各全控器件分别相连，用于根据三通道全控励磁装置通过第二通道和第三通道直接向电网吸收或注入的无功功率反馈值和直接无功功率指令值获取第一开关信号，以控制第一三相整流电路和第二三相整流电路中全控器件的开断，使三通道全控励磁装置通过第二通道和第三通道直接向电网吸收或注入的无功功率等于直接无功功率指令值；
[0020]间接无功控制模块与励磁电流控制电路中的各全控器件分别相连，用于根据三通道全控励磁装置通过第一通道间接向电网吸收或注入的无功功率反馈值和间接无功功率指令值获取第二开关信号，以控制励磁电流控制电路中全控器件的开断，使三通道全控励磁装置通过第一通道间接向电网吸收或注入的无功功率等于间接无功功率指令值；
[0021]其中，直接无功功率指令值和间接无功功率指令值由无功功率指令值按照预设的比例划分而得，且直接无功功率指令值小于间接无功指令值。
[0022]进一步地，三通道全控励磁装置包括储能装置时，控制装置还包括：有功功率控制模块，其与第一三相整流电路和第二三相整流电路中各全控器件分别相连，用于根据三通道全控励磁装置通过第二通道和第三通道直接向电网吸收或注入的有功功率反馈值和有功功率指令值获取第三开关信号，以控制第一三相整流电路和第二三相整流电路中全控器件的开断，使三通道全控励磁装置通过第二通道和第三通道直接向电网吸收或注入的有功功率等于有功功率指令值。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于三通道全控励磁装置的发电系统，其特征在于，包括：发电机；三通道全控励磁装置，其包括三个相互并联的电路：励磁电流控制电路，其输出端与所述发电机的励磁绕组相连，构成第一通道，用于调节所述发电机的励磁电流，以通过所述发电机间接向电网吸收或注入无功功率；第一三相整流电路，其输出端与所述发电机的机端并联，构成第二通道，用于直接向所述电网吸收或注入无功功率；第二三相整流电路，其输出端与所述发电机的机端串联，构成第三通道，用于直接向所述电网吸收或注入无功功率；以及控制装置，其与所述三通道全控励磁装置中的各全控器件分别相连，用于根据所述三通道全控励磁装置向所述电网吸收或注入的无功功率反馈值和相应的指令值生成开关信号，以控制所述三通道全控励磁装置中全控器件的开断，使所述三通道全控励磁装置向所述电网吸收或注入的无功功率等于所述指令值。2.如权利要求1所述的基于三通道全控励磁装置的发电系统，其特征在于，所述三通道全控励磁装置还包括：与三个电路并联的稳压电容，用于保证直流侧电压稳定，为逆变向网侧输出无功以及斩波得到励磁电流提供稳定的电压源。3.如权利要求2所述的基于三通道全控励磁装置的发电系统，其特征在于，所述三通道全控励磁装置还包括：与所述稳压电容并联的储能装置，用于为逆变向网侧输出有功提供稳定的电压源，使所述三通道全控励磁装置通过所述第二通道和所述第三通道直接向所述电网吸收或注入有功功率。4.如权利要求1～3任一项所述的基于三通道全控励磁装置的发电系统，其特征在于，所述控制装置包括：直接无功控制模块和间接无功控制模块；所述直接无功控制模块与所述第一三相整流电路和所述第二三相整流电路中的各全控器件分别相连，用于根据所述三通道全控励磁装置通过所述第二通道和所述第三通道直接向所述电网吸收或注入的无功功率反馈值和直接无功功率指令值获取第一开关信号，以控制所述第一三相整流电路和所述第二三相整流电路中全控器件的开断，使所述三通道全控励磁装置通过所述第二通道和所述第三通道直接向所述电网吸收或注入的无功功率等于所述直接无功功率指令值；所述间接无功控制模块与所述励磁电流控制电路中的各全控器件分别相连，用于根据所述三通道全控励磁装置通过所述第一通道间接向所述电网吸收或注入的无功功率反馈值和间接无功功率指令值获取第二开关信号，以控制所述励磁电流控制电路中全控器件的开断，使所述三通道全控励磁装置通过所述第一通道间接向所述电网吸收或注入的无功功率等于所述间接无功功率指令值；其中，所述直接无功功率指令值和所述间接无功功率指令值由无功功率指令值按照预设的比例划分而得，且所述直接无功功率指令值小于所述间接无功指令值。5.如权利要求4所述的基于三通道全控励磁装置的发电系统，其特征在于，所述三通道全控励磁装置包括储能装置时，所述控制装置还包括：有功功率控制模块，其与所述第一三相整流电路和所述第二三相整流电路中各全控器件分别相连，用于根据所述三通道全控励磁装置通过所述第二通道和所述第三通道直接向所述电网吸收或注入的有功功率反馈值和有功功率指令值获取第三开关信号，以控制所述第一三相整流电路和所述第二三相整流电路中全控器件的开断，使所述三通道...

【专利技术属性】
技术研发人员：楼伯良，熊鸿韬，仇书山，华文，张建承，毛承雄，张甜甜，王丹，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：