CN109104128A - 一种交流励磁系统变流器多模块并联的控制方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种交流励磁系统变流器多模块并联的控制方法和系统，控制方法包括如下步骤：当发电机组处于空载励磁状态时，采用统一控制方式向变流器中各功率模块发送相同的控制信号；当发电机组定子处于并网状态时，采用独立控制方式根据各变流器的控制需求分别向变流器中各功率模块发送相应的控制信号。本发明所提供的技术方案，当发电机组处于空载励磁状态时，采用统一控制的方式控制变流器的各功率模块，统一控制方式在电感值较小的情况下能够快速使定子电压达到稳态；当处于并网状态时采用独立控制方式，独立控制方式能够减少并联模块之间差异造成的影响，从而解决变流器均流效果差的问题。
Description
技术领域
本发明属于交流励磁系统变流器控制的技术领域，具体涉及一种交流励磁系统变流器多模块并联的控制方法和系统。
背景技术
传统能源的逐渐消耗和环境问题的日益严重，采用风力、太阳能等清洁能源进行发电的分布式发电站越来越多。分布式发电站的并网运行是将分布式发电站与电网连接，并将分布式发电站所产生的电能输送到电网中。
分布式发电站的发电功率具有随机性，为了提高分布式发电站的利用率，需要建立储能电站，在用电量少的时候将产生的电能转化为其他形式的能量存储起来，在用电高峰期再将存储能量转化为电能，其中最常见的储能电站为抽水蓄能电站。
抽水蓄能电站是使用多余的电能将水抽到高处，将电能转化为水的势能，在抽水过程中需要使用到抽水储能机组，抽水储能机组包括定速抽水蓄能机组和变速抽水蓄能机组，相对于定速抽水蓄能机组，变速抽水蓄能机组可以提高水轮机的运行效率，增加水泵运行工况下的自动调频能力，并可以通过有功和无功调节提高电力系统的稳定性。
变速抽水蓄能机组的交流励磁系统如图1所示，电网电压经过主变压器引两个端子，其中一个端子连接到发电机定子侧，另一个端子连接到励磁变压器原边，励磁变压器副边有两个绕组，分别包括n/2个并联的功率模块，各功率模块的直流侧共用一个直流母线，机侧变流器包括m个并联的功率模块，各功率模块的交流侧通过dudt滤波器后连接至发电机转子侧。由于交流励磁系统机网侧变流器功率较大，因此受功率器件耐压耐流能力的限制，需要在交流励磁系统中并联设置多个变流器以扩大其容量。
当多个变流器并联设置时，其控制方式目前有两种：
(1)统一控制方式；这种控制方式是向变流器中各模块发送相同的控制命令，使各模块工作在相同的工作模式中；该方式的控制效果取决于变流器中各模块参数的一致性，但是由于受采样误差、器件参数误差、开关管开通关断时间误差等影响，在实际应用中很难使各模块的参数保持一致，因此这种控制方式对变流器的控制效果较差；
(2)独立控制方式；这种控制方式可以削弱系统对并联模块间差异性的敏感度，但在空载励磁阶段输出侧需要较大的电感，否则定子电压相应速度慢，超调大。
由此可见，现有技术存在交流励磁系统中变流器进行控制时控制效果差的问题
发明内容
本发明的目的在于提供一种交流励磁系统变流器多模块并联的控制方法和系统，用于解决现有技术中对交流励磁系统中变流器控制效果差的问题。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：
一种交流励磁系统变流器多模块并联的控制方法，包括如下步骤：
当发电机组处于空载励磁状态时，采用统一控制方式向变流器中各功率模块发送相同的控制信号；
当发电机组定子处于并网状态时，采用独立控制方式根据各变流器的控制需求向变流器中各功率模块分别发送相应的控制信号。
本发明所提供的技术方案，当发电机组处于空载励磁状态时，采用统一控制的方式控制变流器的各功率模块，统一控制方式需要较小的输出电感；当处于并网状态时采用独立控制方式，独立控制方式能够减少并联模块之间差异造成的影响，从而解决对变流器控制效果差的问题。
作为对统一控制方式的进一步改进，所述统一控制方式为：检测发电机组转子的总电流，根据发电机组转子的总电流，生成相应的PWM脉冲控制信号，并将该PWM脉冲控制信号作为各变流器的控制信号。
作为对发电机组在空载励磁状态下的进一步改进，在统一控制方式下，如果发电机组定子端电压与电网电压幅值和相位的差值均小于相应的设定值，则判断为满足并网条件。
作为对独立控制方式的进一步改进，所述独立控制方式为：检测各功率模块的输出电流，根据各功率模块的输出电流分别生成相应的PWM脉冲控制信号，并将这些PWM脉冲控制信号分别作为对相应功率模块的控制信号。
作为对变压器在并网状态的进一步改进，在独立控制方式下，检测到各功率模块的输出电流，将各功率模块输出电流的各相分别相加，得到各功率模块输出电流的零序分量；计算将各功率模块输出电流零序分量控制到零时所需的调节量，并将各调节量分别叠加到相应功率模块的控制信号中，最后将该控制信号与相应的载波进行比较，得到各功率模块零序环流抑制的控制信号，并根据该控制信号对相应的功率模块进行控制。
一种交流励磁系统变流器多模块并联的控制系统，包括处理器和存储器，所述存储器上存储有用于在处理器上执行的计算机程序；当处理器执行所述计算机程序时实现如下步骤：
当发电机组处于空载励磁状态时，采用统一控制的方式向变流器中各功率模块发送相同的控制信号；
当主变压器处于并网状态时，采用独立控制的方式，根据各变流器的控制需求分别向变流器中各功率模块分别发送相应的控制信号。
一种交流励磁系统变流器多模块并联控制系统，包括处理器和存储器，所述存储器上存储有用于在处理器上执行的计算机程序；当处理器执行所述计算机程序时实现如下步骤：
当发电机组处于空载励磁状态时，采用统一控制方式向变流器中各功率模块发送相同的控制信号；
当发电机组定子处于并网状态时，采用独立控制方式根据各变流器的控制需求向变流器中各功率模块分别发送相应的控制信号。
作为对统一控制方式的进一步改进，所述统一控制方式为：检测发电机组转子的总电流，根据发电机组转子的总电流，生成相应的PWM脉冲控制信号，并将该PWM脉冲控制信号作为各变流器的控制信号。
作为对发电机组在空载励磁状态下的进一步改进，在统一控制方式下，如果发电机组定子端电压与电网电压幅值和相位的差值均小于相应的设定值，则判断为满足并网条件。
作为对独立控制方式的进一步改进，当所述独立控制方式为：检测各功率模块的输出电流，根据各功率模块的输出电流分别生成相应的PWM脉冲控制信号，并将这些PWM脉冲控制信号分别作为对相应功率模块的控制信号。
作为对变压器在并网状态的进一步改进，在独立控制方式下，检测到各功率模块的输出电流，将各功率模块输出电流的各相分别相加，得到各功率模块输出电流的零序分量；计算将各功率模块输出电流零序分量控制到零时所需的调节量，并将各调节量分别叠加到相应功率模块的控制信号中，最后将该控制信号与相应的载波进行比较，得到各功率模块零序环流抑制的控制信号，并根据该控制信号对相应的功率模块进行控制。
附图说明
图1为变速抽水蓄能机组的交流励磁系统的结构示意图；
图2为方法实施例中功率模块统一控制方式的示意图；
图3为方法实施例中功率模块统一控制方式转换到独立控制方式的示意图；
图4为方法实施例中功率模块独立控制方式的示意图；
图5为方法实施例中功率模块零序环流抑制方式的示意图。
具体实施方式
本发明的目的在于提供一种交流励磁系统变流器多模块并联的控制方法和系统，用于解决现有技术中对交流励磁系统中变流器控制效果差的问题。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：
一种交流励磁系统变流器多模块并联的控制方法，包括如下步骤：
当发电机组处于空载励磁状态时，采用统一控制方式向变流器中各功率模块发送相同的控制信号；
当发电机组定子处于并网状态时，采用独立控制方式根据各变流器的控制需求分别向变流器中各功率模块分别发送相应的控制信号。
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步说明。
方法实施例：
本实施例提供一种交流励磁系统变流器多模块并联的控制方法，交流励磁系统的结构如图1所示，其变流器的控制方式根据系统工作状态的不同而变化，以解决对变流器控制效果差的问题。
本实施例所提供的交流励磁系统变流器的控制方法，当交流励磁系统处于空载励磁状态时采用统一控制方式控制变流器，当交流励磁系统并网时采用独立控制模式控制变流器中的各功率模块，具体为：
当交流励磁系统处于空载励磁状态时，如图2所示，采用统一控制方式控制变流器；
在交流励磁系统处于空载励磁状态时，检测发电机组转子的总电流id_sum；将发电机组转子总电流id_sum作为电流环控制的反馈量。
根据PI控制得到相应的输出量，并将该输出量经过2r/3s变换后与载波比较生成PWM波，将该PWM波做为统一控制方式下变流器中各功率模块的控制信号发送给各功率模块，各功率模块的工作状态根据此控制信号进行调节；在统一控制方式下，由于变流器中各功率模块的控制信号均相同，所以机侧环流为零，无需抑制零序电流；当交流励磁系统处于空载励磁状态下，发电机转子电流环的给定由电网电压幅值和发电机组的参数共同决定；对发电机组的转子提供励磁电流，当发电机组定子端的电压与电网电压幅值、相位之间的差值均小于相应的设定值时，判断为主变压器满足并网条件。
当交流励磁系统满足并网条件时，根据交流励磁系统的控制需求，选择是否控制定子断路器GCB合闸；当主变压器由离网状态切换到并网状态时，变流器中各功率模块的控制模式由统一控制方式转化为独立控制方式，如图3所示；
当交流励磁系统并网时，采用独立控制模式控制变流器中的各功率模块，如图4所示，具体方式为：检测变流器中各功率模块的输出电流，根据各功率模块的输出电流分别生成与各功率模块相对应的控制信号，并将各控制信号分别发送给相应的功率模块。
当交流励磁系统处于并网状态时，变流器中各功率模块采用的是独立控制方式，由于各功率模块之间的控制信号存在差异，会引起零序环流，因此需要加入零序环流抑制；零序环流抑制的方式如图5所示，具体为：检测各变流器的输出电流，将各变流器输出的三相电流相加，得到零序分量；根据PI控制原理，得到将零序分量控制到零时各相所需的调节量；最后将各调节量分别叠加到相应的控制信号中，并与载波相比较，生成相应的脉冲信号，采用该脉冲信号对相应的换流器进行控制，可消除零序环流造成的影响。
系统实施例：
本实施例提供一种交流励磁系统变流器多模块并联的控制系统，包括处理器和存储器，所述存储器上存储有用于在处理器上执行的计算机程序；当处理器执行所述计算机程序时执行如上述方法实施例中所提供的交流励磁系统变流器的控制方法。
Claims (10)
1.一种交流励磁系统变流器多模块并联的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
当发电机组处于空载励磁状态时，采用统一控制方式向变流器中各功率模块发送相同的控制信号；
当发电机组定子处于并网状态时，采用独立控制方式根据各变流器的控制需求向变流器中各功率模块分别发送相应的控制信号。
2.根据权利要求1所述的一种交流励磁系统变流器多模块并联的控制方法，其特征在于，所述统一控制方式为：检测发电机组转子的总电流，根据发电机组转子的总电流，生成相应的PWM脉冲控制信号，并将该PWM脉冲控制信号作为各变流器的控制信号。
3.根据权利要求1或2所述的一种交流励磁系统变流器多模块并联的控制方法，其特征在于，在统一控制方式下，如果发电机组定子端电压与电网电压幅值和相位的差值均小于相应的设定值，则判断为满足并网条件。
4.根据权利要求1所述的一种交流励磁系统变流器多模块并联的控制方法，其特征在于，所述独立控制方式为：检测各功率模块的输出电流，根据各功率模块的输出电流分别生成相应的PWM脉冲控制信号，并将这些PWM脉冲控制信号分别作为对相应功率模块的控制信号。
5.根据权利要求1或4所述的一种交流励磁系统变流器多模块并联的控制方法，其特征在于，在独立控制方式下，检测到各功率模块的输出电流，将各功率模块输出电流的各相分别相加，得到各功率模块输出电流的零序分量；计算将各功率模块输出电流零序分量控制到零时所需的调节量，并将各调节量分别叠加到相应功率模块的控制信号中，最后将该控制信号与相应的载波进行比较，得到各功率模块零序环流抑制的控制信号，并根据该控制信号对相应的功率模块进行控制。
6.一种交流励磁系统变流器多模块并联的控制系统，包括处理器和存储器，所述存储器上存储有用于在处理器上执行的计算机程序；其特征在于，当处理器执行所述计算机程序时实现如下步骤：
当发电机组处于空载励磁状态时，采用统一控制方式向变流器中各功率模块发送相同的控制信号；
当发电机组定子处于并网状态时，采用独立控制方式根据各变流器的控制需求向变流器中各功率模块分别发送相应的控制信号。
7.根据权利要求6所述的一种交流励磁系统变流器多模块并联的控制系统，其特征在于，所述统一控制方式为：检测发电机组转子的总电流，根据发电机组转子的总电流，生成相应的PWM脉冲控制信号，并将该PWM脉冲控制信号作为各变流器的控制信号。
8.根据权利要求6或7所述的一种交流励磁系统变流器多模块并联的控制系统，其特征在于，在统一控制方式下，如果发电机组定子端电压与电网电压幅值和相位的差值均小于相应的设定值，则判断为满足并网条件。
9.根据权利要求6所述的一种交流励磁系统变流器多模块并联的控制系统，其特征在于，所述独立控制方式为：检测各功率模块的输出电流，根据各功率模块的输出电流分别生成相应的PWM脉冲控制信号，并将这些PWM脉冲控制信号分别作为对相应功率模块的控制信号。
10.根据权利要求6或9所述的一种交流励磁系统变流器多模块并联的控制系统，其特征在于，在独立控制方式下，检测到各功率模块的输出电流，将各功率模块输出电流的各相分别相加，得到各功率模块输出电流的零序分量；计算将各功率模块输出电流零序分量控制到零时所需的调节量，并将各调节量分别叠加到相应功率模块的控制信号中，最后将该控制信号与相应的载波进行比较，得到各功率模块零序环流抑制的控制信号，并根据该控制信号对相应的功率模块进行控制。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |