CN109687800B - 变速恒频抽水储能系统的辅助绕组电流控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

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。

Description

变速恒频抽水储能系统的辅助绕组电流控制方法和装置

技术领域

本申请涉及电气控制技术领域，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。

背景技术

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。

发明内容

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，调节机侧变换器控制转子电流，在定子磁场正交方向上产生恒定的转子磁场，变速恒频抽水储能系统可以恒转矩启动；当变速恒频抽水储能系统运行于电网电压同步阶段时，产生辅助绕组电流为0，此时辅助绕组等效开路，不对定子磁场产生影响；当变速恒频抽水储能系统运行于并网状态且电网电压正常时，产生辅助绕组电流为0，此时辅助绕组等效开路，不对定子磁场产生影响；当变速恒频抽水储能系统运行于并网电压跌落时，产生交流辅助绕组电流，用于补偿电压跌落对定子磁场的影响，并加速定子磁场暂态过程，从而避免转子过流，实现低电压穿越。

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采用了辅助绕组和辅助变换器的结构，解决了变速恒频抽水储能系统的启动性能低和低电压穿越问题。

下面介绍变速恒频抽水储能系统处于不同工作阶段时，对辅助绕组电流的控制方法。

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。

下面结合图3，对若变速恒频抽水储能系统处于启动阶段，对辅助绕组电流的控制方法。

该变速恒频抽水储能系统启动阶段辅助绕组电流控制方法包括：

步骤201，计算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i_αref和i_βref。

其中，i_αref和i_βref分别为直流辅助绕组电流在辅助绕组两相静止坐标系α轴和β轴上的参考值。

具体地，如图3所示，可首先对电网相电压采样值u_ga、u_gb和u_gc进行Clark变换，得到电网相电压采样值在辅助绕组两相静止坐标系下的计算值u_gα和u_gβ，然后根据电网电压频率f和计算值，得到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i_αref和i_βref。如公式(1)和公式(2)所示：

其中，电网电压频率f通常取50Hz，θ为辅助绕组与双馈电机原有三相定子绕组互差电角度，如取θ＝60°。

步骤202，通过Clark变换将当前辅助绕组电流i_a、i_b和i_c，投影到辅助绕组两相静止坐标系中，得到当前辅助绕组电流在辅助绕组两相静止坐标系α轴上的采样值i_α，及辅助绕组两相静止坐标系β轴上的采样值i_β。

本实施例中，可通过控制器获取当前辅助绕组电流i_a、i_b和i_c。如图3所示，通过Clark变换将当前辅助绕组电流投影到辅助绕组两相静止坐标系中，得到采样值i_α和i_β，如公式(3)所示：

步骤203，根据辅助绕组两相静止坐标系α轴上的参考值i_αref和采样值i_α，确定辅助绕组两相静止坐标系α轴上的辅助变换器控制电压u_α。

如图3所示，可将直流绕组电流在辅助绕组两相静止坐标系α轴上的参考值i_αref和采样值i_α做差，差值经过控制器PI1，得到辅助绕组两相静止坐标系α轴上的辅助变换器控制电压u_α。

步骤204，根据辅助绕组两相静止坐标系β轴上参考值i_βref和采样值i_β，确定辅助绕组两相静止坐标系β轴上的辅助变换器控制电压u_β。

如图3所示，可将将直流绕组电流在辅助绕组两相静止坐标系β轴上参考值i_βref和采样值i_β做差，差值经过控制器PI2，得到辅助绕组两相静止坐标系β轴上的辅助变换器控制电压u_β。

步骤205，对u_α和u_β进行反Clark变换，获取辅助绕组三相静止坐标系下辅助变换器控制电压(u_a,u_b,u_c)。

如图3所示，对u_α和u_β进行反Clark变换，获取辅助绕组三相静止坐标系下辅助变换器控制电压(u_a,u_b,u_c)，如公式(4)所示：

步骤206，对辅助变换器控制电压(u_a,u_b,u_c)进行调制，生成多路恒频脉冲信号，以分别用于驱动辅助变换器中开关管。

如图3所示，对辅助变换器控制电压u_a、u_b、u_c进行调整，生成6路恒频脉冲信号PWM1、PWM2、PWM3、PWM4、PWM5、PWM6。如图2所示，6路恒频脉冲信号，分别用于驱动辅助变换器中的开关管K1、K2、K3、K4、K5、K6，以实现对辅助绕组电流的闭环控制。

需要说明的是，恒频脉冲信号的路数与辅助变换器中开关管的数量一致，上述恒频脉冲信号的路数仅是示例。

本申请实施例中，在变速恒频抽水储能系统启动过程中，在电机定子侧激发恒定直流磁场，从而实现大恒转矩启动。

若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，变速恒频抽水储能系统产生的辅助绕组电流为0，此时辅助绕组等效开路，不对定子磁场产生影响。为此需要：封锁辅助变换器中各个开关管的驱动信号。

以图2为例，当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时，封锁辅助变换器中6个开关管K1、K2、K3、K4、K5、K6的驱动信号。

若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时，变速恒频抽水储能系统产生的辅助绕组电流为0，此时辅助绕组等效开路，不对定子磁场产生影响。为此需要：封锁辅助变换器中各个开关管的驱动信号。

以图2为例，当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时，封锁辅助变换器中6个开关管K1、K2、K3、K4、K5、K6的驱动信号。

若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，变速恒频抽水储能系统产生交流辅助绕组电流，下面结合图4对并网电压跌落阶段，产生的交流辅助绕组电流进行控制的方法。

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。

该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方法包括：

步骤301，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u_gd和u_gq。

其中，u_gd和u_gq分别为当前电网电压采样值在电网两相同步旋转坐标系d轴和q轴上的电网电压。

具体地，如图4所示，对当前电网电压采样值u_ga、u_gb和u_gc，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u_gd和u_gq。如公式(5)所示：

其中，θ_g为电网角度，如图4所示，可以由锁相环获得。

步骤302，根据电网两相同步旋转坐标系下的电网电压u_gd和u_gq，计算定子磁链在电网两相同步旋转坐标系下的参考值

和

本实施例中，根据当前电网电压采样值在电网两相同步旋转坐标系下的电网电压u_gd和u_gq，以及电网电压频率f，计算定子磁链在电网两相同步旋转坐标系下的参考值

和

如公式(6)所示：

步骤303，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，得到电网两相同步旋转坐标系下的定子电流i_sd和i_sq、转子电流i_rd和i_rq、辅助绕组电流i_d和i_q。

如图4所示，对当前定子电流i_sa、i_sb和i_sc，转子电流i_ra、i_rb和i_rc，辅助绕组电流的采样值i_a、i_b和i_c分别进行Clark变换和Park变换，得到电网两相同步旋转坐标系下的定子电流i_sd和i_sq、转子电流i_rd和i_rq、辅助绕组电流i_d和i_q。如公式(7)、(8)、(9)所示：

其中，θ_g为电网角度；θ_gr为电网角度θ_g与转子角度之差，转子角度可由位置编码器直接获得或速度编码器积分获得；θ_gs为电网角度θ_g与辅助绕组角度之差，其中，辅助绕组角度即为辅助绕组与双馈电机原有三相定子绕组互差电角度，若θ＝60°，则θ_gs即为θ_g-60°。

步骤304，根据电网两相同步旋转坐标系下的定子电流i_sd和i_sq、转子电流i_rd和i_rq、辅助绕组电流i_d和i_q，计算定子磁链在电网两相同步旋转坐标系下的采样值

和

如图4所示，可根据电机定子电感L_s、定转子互感L_m以及辅助绕组电感L，和定子电流i_sd和i_sq、转子电流i_rd和i_rq、辅助绕组电流i_d和i_q，计算定子磁链在电网两相同步旋转坐标系下的采样值

和

如公式(10)所示：

步骤305，根据定子磁链在电网两相同步旋转坐标系d轴上的参考值

和采样值

得到辅助绕组电流在电网两相同步旋转坐标系d轴上的参考值i_dref。

如图4所示，可将参考值

和采样值

做差，将差值经过控制器PI3，得到辅助绕组电流在电网两相同步旋转坐标系d轴上的参考值i_dref。

步骤306，根据定子磁链在电网两相同步旋转坐标系q轴上的参考值

和采样值

得到辅助绕组电流在电网两相同步旋转坐标系q轴上的参考值i_qref。

如图4所示，可将参考值

和采样值

做差，将差值经过控制器PI4，得到辅助绕组电流在电网两相同步旋转坐标系q轴上的参考值i_qref。

步骤307，根据辅助绕组电流在电网两相同步旋转坐标系d轴上的参考值i_dref和采样值i_d，得到电网两相同步旋转坐标系d轴上的辅助变换器控制电压u_d。

在根据步骤获得的辅助绕组电流在电网两相同步旋转坐标系d轴上的参考值i_dref和采样值i_d后，将参考值i_dref和采样值i_d作差，将差值经过控制器PI5，得到电网两相同步旋转坐标系d轴上的辅助变换器控制电压u_d。

步骤308，根据辅助绕组电流在电网两相同步旋转坐标系q轴上的参考值i_qref和采样值i_q，得到电网两相同步旋转坐标系q轴上的辅助变换器控制电压u_q。

如图4所示，将上述步骤中获得的辅助绕组电流在电网两相同步旋转坐标系q轴上的参考值i_qref和采样值i_q做差，将差值经过PI控制器PI6，得到电网两相同步旋转坐标系q轴上的辅助变换器控制电压u_q。

步骤309，对辅助变换器控制电压u_d和u_q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(u_a,u_b,u_c)。

如图4所示，将辅助变换器控制电压u_d和u_q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(u_a,u_b,u_c)，如公式(11)所示：

步骤310，对辅助变换器控制电压(u_a,u_b,u_c)进行调制，生成多路恒频脉冲信号，以分别用于驱动辅助变换器中各个开关管。

如图4所示，对辅助变换器控制电压u_a、u_b和u_c进行调制，得到6路恒频脉冲信号PWM1、PWM2、PWM3、PWM4、PWM5、PWM6。如图2所示，6路恒频脉冲信号，分别用于驱动辅助变换器中的开关管K1、K2、K3、K4、K5、K6，以实现对辅助绕组电流的闭环控制。

需要说明的是，恒频脉冲信号的路数与辅助变换器中开关管的数量一致，上述恒频脉冲信号的路数仅是示例。

本申请实施例中，在变速恒频抽水储能系统低电压穿越过程中，在电机定子侧激发交流去磁磁场，从而加速低电压穿越过程中的定子磁链暂态过程，抑制转子过流。也就是说，基于辅助绕组的变速恒频抽水储能系统低电压穿越过程中，能够抑制定子磁链震荡，加速电机暂态过程，降低转子电流过流风险，提高了低电压穿越能力。

进一步而言，本申请实施例中，由于定子磁链闭环可以通过调节辅助绕组电流进而对定子磁链进行有效控制，因此不仅适用于低电压穿越过程，也可以推广到对不对称电网电压条件下对定子磁链不对称度的调节，从而提高了系统在不对称电网条件下的运行性能。

为了进一步说明上述实施例，下面结合图5进行说明，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。

如图5所示，先判断变速恒频抽水储能系统所处的工作阶段，当系统处于启动阶段，则定子绕组开路，辅助绕组电流激发直流定子磁场。当系统处于电网电压同步阶段或并网状态且电网电压正常时，封锁辅助变换器调制PWM信号，辅助绕组开路，激发0磁场。当系统处于并网电压跌落时，即低电压穿过过程，辅助绕组电流激发定子辅助磁场。

为了实现上述实施例，本申请实施例还提出一种变速恒频抽水储能系统的辅助绕组电流控制装置。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。

本实施例中，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，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。

如图6所示，该变速恒频抽水储能系统的辅助绕组电流控制装置，包括：确定模块210和控制模块220。

确定模块210，用于确定变速恒频抽水储能系统当前的工作阶段；

控制模块220，用于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。

在本申请的一个实施例中，若变速恒频抽水储能系统当前的工作阶段为启动阶段，变速恒频抽水储能系统产生直流辅助绕组电流，上述控制模块220，具体用于：

计算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i_αref和i_βref，其中，i_αref和i_βref分别为直流辅助绕组电流在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i_a、i_b和i_c，投影到辅助绕组两相静止坐标系中，得到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i_α，及辅助绕组两相静止坐标系β轴上的采样值i_β；

根据辅助绕组两相静止坐标系α轴上的参考值i_αref和采样值i_α，确定辅助绕组两相静止坐标系α轴上的辅助变换器控制电压u_α；

根据辅助绕组两相静止坐标系β轴上参考值i_βref和采样值i_β，确定辅助绕组两相静止坐标系β轴上的辅助变换器控制电压u_β

对u_α和u_β进行反Clark变换，获取辅助绕组三相静止坐标系下辅助变换器控制电压(u_a,u_b,u_c)；

对辅助变换器控制电压(u_a,u_b,u_c)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。

在本申请的一个实施例中，若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，变速恒频抽水储能系统产生的辅助绕组电流为0，上述控制模块220，具体用于：

封锁辅助变换器中各个开关管的驱动信号。

在本申请的一个实施例中，若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，变速恒频抽水储能系统产生的辅助绕组电流为0，上述控制模块220，具体用于：

封锁辅助变换器中各个开关管的驱动信号。

在本申请的一个实施例中，若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，变速恒频抽水储能系统产生交流辅助绕组电流，上述控制模块220，具体用于：

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u_gd和u_gq，其中，u_gd和u_gq分别为当前电网电压采样值在电网两相同步旋转坐标系d轴和q轴上的电网电压；

根据电网两相同步旋转坐标系下的电网电压u_gd和u_gq，计算定子磁链在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，得到电网两相同步旋转坐标系下的定子电流i_sd和i_sq、转子电流i_rd和i_rq、辅助绕组电流i_d和i_q；

根据电网两相同步旋转坐标系下的定子电流i_sd和i_sq、转子电流i_rd和i_rq、辅助绕组电流i_d和i_q，计算定子磁链在电网两相同步旋转坐标系下的采样值

和

根据定子磁链在电网两相同步旋转坐标系d轴上的参考值

和采样值

得到辅助绕组电流在电网两相同步旋转坐标系d轴上的参考值i_dref；

根据定子磁链在电网两相同步旋转坐标系q轴上的参考值

和采样值

得到辅助绕组电流在电网两相同步旋转坐标系q轴上的参考值i_qref；

根据辅助绕组电流在电网两相同步旋转坐标系d轴上的参考值i_dref和采样值i_d，得到电网两相同步旋转坐标系d轴上的辅助变换器控制电压u_d；

根据辅助绕组电流在电网两相同步旋转坐标系q轴上的参考值i_qref和采样值i_q，得到电网两相同步旋转坐标系q轴上的辅助变换器控制电压u_q；

对辅助变换器控制电压u_d和u_q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(u_a,u_b,u_c)；

对辅助变换器控制电压(u_a,u_b,u_c)进行调制，生成多路恒频脉冲信号，以分别用于驱动辅助变换器中各个开关管。

需要说明的是，上述对变速恒频抽水储能系统的辅助绕组电流控制方法实施例的解释说明，也适用于该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，故在此不再赘述。

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。

Claims (8)

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；

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u_gd和u_gq，其中，u_gd和u_gq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u_gd和u_gq，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i_sd和i_sq、转子电流i_rd和i_rq、辅助绕组电流i_d和i_q；

根据所述电网两相同步旋转坐标系下的定子电流i_sd和i_sq、转子电流i_rd和i_rq、辅助绕组电流i_d和i_q，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i_dref；

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i_qref；

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i_dref和采样值i_d，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u_d；

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i_qref和采样值i_q，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u_q；

对辅助变换器控制电压u_d和u_q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u_a,u_b,u_c；

对所述辅助变换器控制电压u_a,u_b,u_c进行调制，生成多路恒频脉冲信号，以分别用于驱动辅助变换器中各个开关管。

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i_αref和i_βref，其中，i_αref和i_βref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i_a、i_b和i_c，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i_α，及所述辅助绕组两相静止坐标系β轴上的采样值i_β；

根据所述辅助绕组两相静止坐标系α轴上的参考值i_αref和采样值i_α，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u_α；

根据所述辅助绕组两相静止坐标系β轴上参考值i_βref和采样值i_β，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u_β；

对u_α和u_β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u_a,u_b,u_c；

对所述辅助变换器控制电压u_a,u_b,u_c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。

5.一种变速恒频抽水储能系统的辅助绕组电流控制装置，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，所述装置包括：

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；

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，所述控制模块，具体用于：

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u_gd和u_gq，其中，u_gd和u_gq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u_gd和u_gq，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i_sd和i_sq、转子电流i_rd和i_rq、辅助绕组电流i_d和i_q；

根据所述电网两相同步旋转坐标系下的定子电流i_sd和i_sq、转子电流i_rd和i_rq、辅助绕组电流i_d和i_q，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i_dref；

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i_qref；

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i_dref和采样值i_d，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u_d；

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i_qref和采样值i_q，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u_q；

对辅助变换器控制电压u_d和u_q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u_a,u_b,u_c；

对所述辅助变换器控制电压u_a,u_b,u_c进行调制，生成多路恒频脉冲信号，以分别用于驱动辅助变换器中各个开关管。

6.如权利要求5所述的装置，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，所述控制模块，具体用于：

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i_αref和i_βref，其中，i_αref和i_βref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i_a、i_b和i_c，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i_α，及所述辅助绕组两相静止坐标系β轴上的采样值i_β；

根据所述辅助绕组两相静止坐标系α轴上的参考值i_αref和采样值i_α，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u_α；

根据所述辅助绕组两相静止坐标系β轴上参考值i_βref和采样值i_β，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u_β

对u_α和u_β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u_a,u_b,u_c；

对所述辅助变换器控制电压u_a,u_b,u_c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。

7.如权利要求5所述的装置，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，所述控制模块，具体用于：

封锁所述辅助变换器中各个开关管的驱动信号。

8.如权利要求5所述的装置，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，所述控制模块，具体用于：

封锁所述辅助变换器中各个开关管的驱动信号。

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