【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于抽蓄机组sfc变频启动，更具体地，涉及柔性直流励磁对抽蓄机组sfc启动中的有源滤波方法及装置。
技术介绍
1、抽水蓄能是以新能源为主体的新型电力系统的重要组成部分，它对于保障电力供应、确保电网安全、促进新能源消纳，推动构建清洁低碳、安全高效的能源体系意义重大。
2、抽水蓄能机组运行在抽水工况时，机组处于电动机状态，无法实现自启动，常采用的启动方式有辅助电机启动、异步电机启动和静止变频器起动。其中辅助电机启动需投入较大的设备成本和工程费用；异步电机启动方式简单、起动转矩大，但对电网的冲击较大；采用静止变频器启动方式不仅可输出较大的电磁转矩，且起动电流小，对电网无冲击，另外调速范围宽，可频繁起动。对于抽水蓄能机组而言，静止变频器(static frequencyconverter，sfc)以设备静止、运行维护方便、启动容量大、启动速度快、工作可靠性高、对系统冲击小等优点，成为抽水蓄能机组启动的主要方式。
3、大容量的静止变频器由于晶闸管换相方式的特点产生大量谐波，谐波不但会影响电气设备的正常运行，还会对临近设备产生谐波干扰同时移相控制造成电流滞后于电压相位，导致功率因数的降低。sfc系统结构有6-6脉波结构、12-6脉波结构、12-12脉波结构，目前常用的12-6脉波结构的sfc系统启动过程中存在谐波危害问题，同时sfc拖动过程中要消耗大量无功功率，使系统电压波动和降低。谐波污染对电网的影响很大，目前，国内外厂商对静止变频器谐波的处理方式一般为：在谐波源附近装有源或无源设滤波器，对主要谐波进行逐
技术实现思路
1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了柔性直流励磁对抽蓄机组sfc启动中的有源滤波方法及装置，其目的在于解决现有谐波污染处理技术存在成本高、技术复杂以及占地面积大的技术问题。
2、为实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种柔性直流励磁对抽蓄机组sfc启动中的有源滤波装置，所述装置包括变换器组和断路器组，其中：
3、所述变换器组包括电压源型变换器、网侧整流器、机侧逆变器、直流斩波器、第一变压器、第二变压器及第三变压器；电压源型变换器的直流侧和直流斩波器的输入端并联；电压源型变换器的交流侧与第三变压器的低压侧相连，直流斩波器的输出端连接同步机组的励磁绕组；网侧整流器的直流侧和机侧逆变器的输入端连接；网侧整流器的交流侧与第一变压器的低压侧相连，机侧逆变器的输出端与第二变压器的低压侧相连；
4、所述断路器组用于控制变换器组到同步机组和电源侧的通断。
5、优选的，所述电压源型变换器和直流斩波器中的开关器件均为全控型器件，网侧整流器和机侧逆变器中的开关器件均为晶闸管开关。
6、优选的，所述断路器组包括总断路器、第一断路器、第二断路器、第三断路器、第四断路器以及第五断路器；第一断路器、第三断路器和第五断路器的一端相连，第一断路器的另一端连接第一变压器的高压侧，第三断路器的另一端连接第三变压器的高压侧，第五断路器的另一端连接主变压器的低压侧；第四断路器的一端与直流斩波器的输出端相连，另一端连接同步机组的励磁绕组，第二断路器的一端连接第二变压器的高压侧，第二断路器的另一端连接同步机组的机端；总断路器的一端连接主变压器的低压侧，总断路器的另一端连接同步机组的机端。
7、优选的，所述装置还包括柔性直流励磁控制模块和sfc控制模块，其中：
8、柔性直流励磁控制模块，用于在抽水蓄能机组sfc启动阶段时，根据同步机组所需的端电压反馈值生成开关信号，以控制励磁系统中全控型器件的开断，对励磁绕组进行励磁控制，使同步机组的端电压等于指令值；同时根据检测到的谐波电流，将其作为柔性直流励磁系统中电压源型变换器交流侧控制信号，控制励磁系统中全控型器件的开断，实现抑制谐波电流的目的；还用于在抽水蓄能机组稳态工作阶段时，根据同步机组所需的端电压反馈值和电网所需吸收或注入的无功功率反馈值生成开关信号，以控制励磁系统中全控型器件的开断，使同步机组的端电压和电网吸收或注入的无功功率等于指令值；
9、sfc控制模块，用于根据检测到的网侧电压的过零点信号，按照移相控制方式输出整流桥的触发信号，检测电机的电压和电流值，推导得到转子位置和转速信息，依照启动控制策略对抽蓄机组进行变频启动。
10、优选的，所述装置还包括稳压电容，所述稳压电容的两端、电压源型变换器的直流侧和直流斩波器的输入端并联。
11、优选的，所述装置还包括平波电抗器，所述平波电抗器的一端与网侧整流器输出端相连，另一端与机侧逆变器输入端相连。
12、第二方面，本专利技术提供了一种柔性直流励磁对抽蓄机组sfc启动中的有源滤波方法，所述方法包括：
13、(s1)确定电压源型变换器、网侧整流器、机侧逆变器以及直流斩波器的状态均正常，闭合第二断路器和第四断路器；
14、(s2)闭合第一断路器、第三断路器和第五断路器；
15、(s3)触发导通电压源型变换器，并确定输出电压正常；
16、(s4)触发导通斩波器，并确定转子位置正确；
17、(s5)收到启动命令，sfc系统解锁，触发导通网侧整流器和机侧逆变器，启动机组；
18、(s6)将启动阶段检测到的谐波电流和无功电流作为柔性直流励磁系统中电压源型变换器交流侧控制信号，控制励磁系统中全控型器件的开断，抑制谐波电流，补偿无功电流；
19、所述方法在第一方面中任一所述装置的基础上执行。
20、优选的，所述步骤(s5)中，sfc系统首先进入断续换相方式运行，采用逆变桥γ0＝0°控制方式；当机组转速加速到10％额定转速，进行换相方式切换，sfc由断续换相运行平滑过渡到自然换相运行，采用电流转速双闭环的控制方式，自然换相运行阶段采用超前角恒定控制方式，转子位置采用检测过零点的方法获得，启动过程中柔性直流励磁系统与sfc系统配合，产生励磁电流对电机转子进行励磁；其中，γ0为超前角。
21、优选的，所述步骤(s6)中，电压源型变换器通过dq解耦控制实现有功和无功功率的独立控制，有功控制是维持电压源型变换器直流侧电压恒定，无功控制是控制电压源型变换器交流侧的无功电流；电压源型变换器直流侧通过调整斩波电路的占空比来实现励磁电压的控制，电压源型变换器交流侧根据有功电流指令值和无功电流指令值实现网侧电流的波形和相位控制。
22、优选的，柔性直流励磁系统的励磁电压等效为由恒压源通过斩波电路提供，励磁电压的大小在电压源型变换器稳定运行期间只与本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种柔性直流励磁对抽蓄机组SFC启动中的有源滤波装置，其特征在于，所述装置包括变换器组和断路器组，其中：
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电压源型变换器和直流斩波器中的开关器件均为全控型器件，网侧整流器和机侧逆变器中的开关器件均为晶闸管开关。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述断路器组包括总断路器、第一断路器、第二断路器、第三断路器、第四断路器以及第五断路器；第一断路器、第三断路器和第五断路器的一端相连，第一断路器的另一端连接第一变压器的高压侧，第三断路器的另一端连接第三变压器的高压侧，第五断路器的另一端连接主变压器的低压侧；第四断路器的一端与直流斩波器的输出端相连，另一端连接同步机组的励磁绕组，第二断路器的一端连接第二变压器的高压侧，第二断路器的另一端连接同步机组的机端；总断路器的一端连接主变压器的低压侧，总断路器的另一端连接同步机组的机端。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括柔性直流励磁控制模块和SFC控制模块，其中：
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括稳
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括平波电抗器，所述平波电抗器的一端与网侧整流器输出端相连，另一端与机侧逆变器输入端相连。
7.一种柔性直流励磁对抽蓄机组SFC启动中的有源滤波方法，其特征在于，所述方法包括：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤(S5)中，SFC系统首先进入断续换相方式运行，采用逆变桥γ0＝0°控制方式；当机组转速加速到10％额定转速，进行换相方式切换，SFC由断续换相运行平滑过渡到自然换相运行，采用电流转速双闭环的控制方式，自然换相运行阶段采用超前角恒定控制方式，转子位置采用检测过零点的方法获得，启动过程中柔性直流励磁系统与SFC系统配合，产生励磁电流对电机转子进行励磁；其中，γ0为超前角。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤(S6)中，电压源型变换器通过dq解耦控制实现有功和无功功率的独立控制，有功控制是维持电压源型变换器直流侧电压恒定，无功控制是控制电压源型变换器交流侧的无功电流；电压源型变换器直流侧通过调整斩波电路的占空比来实现励磁电压的控制，电压源型变换器交流侧根据有功电流指令值和无功电流指令值实现网侧电流的波形和相位控制。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，柔性直流励磁系统的励磁电压等效为由恒压源通过斩波电路提供，励磁电压的大小在电压源型变换器稳定运行期间只与斩波电路的占空比有关，柔性直流励磁系统产生励磁电流，实现配合SFC启动控制的励磁控制功能。
...【技术特征摘要】
1.一种柔性直流励磁对抽蓄机组sfc启动中的有源滤波装置，其特征在于，所述装置包括变换器组和断路器组，其中：
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电压源型变换器和直流斩波器中的开关器件均为全控型器件，网侧整流器和机侧逆变器中的开关器件均为晶闸管开关。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述断路器组包括总断路器、第一断路器、第二断路器、第三断路器、第四断路器以及第五断路器；第一断路器、第三断路器和第五断路器的一端相连，第一断路器的另一端连接第一变压器的高压侧，第三断路器的另一端连接第三变压器的高压侧，第五断路器的另一端连接主变压器的低压侧；第四断路器的一端与直流斩波器的输出端相连，另一端连接同步机组的励磁绕组，第二断路器的一端连接第二变压器的高压侧，第二断路器的另一端连接同步机组的机端；总断路器的一端连接主变压器的低压侧，总断路器的另一端连接同步机组的机端。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括柔性直流励磁控制模块和sfc控制模块，其中：
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括稳压电容，所述稳压电容的两端、电压源型变换器的直流侧和直流斩波器的输入端并联。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括平波电抗器，所述平波电抗器的一端与网侧整流器输出端相连...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵博，贾思思，李佳瑶，郑建栋，刘仁，成昕雨，张启超，刘滢君，管士宁，王丹，毛承雄，
申请(专利权)人：国网新源集团有限公司，
类型：发明
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