【技术实现步骤摘要】
本专利技术调相机，尤其涉及一种变速异步化调相机的稳定性运行控制方法。
技术介绍
1、近年来，随着特高压、远距离直流输电工程的大规模建设，电网结构发生了重大改变，形成了大电网、远距离输电、特高压交直流高度混联的格局，对系统动态无功支撑能力要求更为严格。调相机作为最早投入使用的无功补偿设备，具有跟踪速度快、补偿范围广、故障率低等优点，可以有效提升系统短路容量、增强电网电压支撑强度，提高电网发生扰动时的电压补偿能力，逐渐成为了近年来的研究热门。
2、然而，目前所研究的调相机大多同步调相机，是一种特殊运行状态下的同步电动机。同步电动机必须在同步转速下运行，失同步可能会导致电机损坏或降低电机效率。因此同步调相机在并网后，面对电网频率跌落时无法通过调节自身转速的方式为电网提供有功补偿，只能凭借自身的惯性响应特性为电网提供短时频率支撑。
3、与同步电机相比，异步电机可以实现有功功率、无功功率和转速的独立调节，在转速变化时仍能稳定运行，实现变速恒频功能。因此，以异步电机为主体的异步化调相机在面对电网频率跌落时可以调节自身转速释放转子动能，为电网提供有功补偿，且依旧保证其稳定性。然而，直到上世纪末，异步技术都只被用于发电机和电动机，并没有向外扩展。直到2003年，ferreira等才提出了一种异步调相机，这种调相机可以在短时间内为系统提供少量的有功功率，调相机异步化开始逐渐发展。文献《异步化调相机设计及对系统稳定性影响研究》对异步化调相机建立场-路-网-控模型，分析了异步调相机的暂态运行特性，但并未对其控制手段进行分析。文
4、因此，本专利技术提出了一种变速异步化调相机的控制方法，转子侧与vsg控制结合，使调相机在并网时，既能在电网电压跌落工况下发挥无功补偿作用并保证转子侧变流器的电流稳定性，又能够在电网频率跌落工况下释放转子动能发挥有功补偿作用并保证双馈电机在安全的转速范围内运行。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术拟解决的技术问题是，提供一种变速异步化调相机的稳定性运行控制方法。
2、本专利技术解决所述技术问题采用如下的技术方案：
3、一种变速异步化调相机的稳定性运行控制方法，其特征在于，该方法包括转子电流和转子转速稳定性控制两部分；
4、第一部分：转子电流的稳定性控制
5、首先，利用电网电压跌落的变化系数与定子暂态磁链的衰减时间常数，获取电网电压跌落时的定子侧暂态磁链；
6、
7、式中，ψsw表示定子磁链的稳态值，ψst表示定子磁链的暂态值；us0表示定子电压初值，α表示定子侧电压变化系数，τs表示定子暂态磁链衰减的时间常数，ωs为定子的角频率；
8、然后，利用电网电压跌落时的定子侧暂态磁链，获取定子侧暂态磁链在转子侧感应到的反电动势；
9、
10、式中，ert表示定子侧暂态磁链在转子侧感应到的反电动势，lm为激磁电感，ls为定子电感，ωr为转子转速；
11、最后，将定子侧暂态磁链在转子侧感应到的反电动势作为补偿项，与vsg控制输出的虚拟电压结合，再通过pwm控制将电压信号传递至变速异步化调相机的转子侧，对转子电压进行补偿，补偿后的转子电压描述为：
12、ur＝u*-ert (3)
13、
14、式中，ur为补偿后的转子电压，ua*、ub*和uc*为变速异步化调相机的三相电压，u为电压幅值，θ为vsg虚拟转子的功角；
15、第二部分：转子转速的稳定性控制
16、首先，在电网频率跌落时，变速异步化调相机会牺牲转速对电网进行有功补偿，在vsg中的调速器模块增加转速控制模块，用于控制变速异步化调相机的机械转矩；
17、
18、式中，tm为变速异步化调相机的机械转矩，p0为调相机负载转矩，ω0为vsg的额定角频率，ωmin为最小转子转速，kp、ki分别为pi控制环节的比例系数和积分系数；
19、然后，在变速异步化调相机转速下降到下限值之前，转速控制模块不参与转速控制，变速异步化调相机正常输出的有功功率为：
20、
21、式中，pe为变速异步化调相机的有功功率，ωn为电网的额定角频率，d2、d1为vsg的固定阻尼系数，ω为vsg的输出角频率；
22、最后，在转子转速低于下限值之后，启动转速控制模块，变速异步化调相机的机械转矩变为tm'，在此机械转矩作用下，变速异步化调相机的转速迅速稳定至下限值，并不再对电网进行有功补偿，此时变速异步化调相机的有功功率为：
23、
24、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
25、传统vsg控制技术只能保证调相机行使其有功补偿与无功补偿功能，无法保证调相机自身的稳定性。如电网电压跌落时，定子磁链突变会在转子侧感应出反电动势，使转子电流突变，突变的转子电流会使得转子侧变流器损坏，本专利技术的转子电流控制可解决此问题；电网频率跌落时，变速调相机进行有功补偿的过程中转速会过低，导致转子失控，本专利技术的转子转速控制可解决此问题。
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1.一种变速异步化调相机的稳定性运行控制方法，其特征在于，该方法包括转子电流和转子转速稳定性控制两部分；
【技术特征摘要】
1.一种变速异步化调相机的稳定性运行控制方法，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：姚芳，于维耀，李思豪，牛弘毅，张正宣，白金昊，韩永康，安冉，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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