CN112039377B - 一种变速抽水蓄能机组的自启动、制动方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种变速抽水蓄能机组的自启动、制动方法及装置，经过启动准备阶段、稳压阶段、励磁阶段、恒转矩启动阶段、恒功率启动阶段和降功率启动阶段六个阶段来实现抽水蓄能机组的自启动，经过制动准备阶段、励磁阶段、制动阶段和机械制动阶段四个阶段来实现抽水蓄能机组的制动，其中，交流励磁系统的机侧变流器采用定子磁场定向矢量控制，内环为电流环，外环为定子磁通环和转速环。本发明充分利用了变速抽水蓄能机组的交流励磁系统，实现了变速抽水蓄能机组从静止至需求转速的平稳启动，以及从空转至设定转速的平稳制动。

Description

一种变速抽水蓄能机组的自启动、制动方法及装置

技术领域

本发明属于抽水蓄能机组技术领域，具体涉及一种变速抽水蓄能机组的自启动、制动方法及装置。

背景技术

近年来，新能源并网发电机组并网容量不断增加，由于风电、光伏发电的随机性，给电网调峰和调频能力都提出了更高的要求，而作为削峰填谷最好工具的抽水蓄能电站，在电力系统中占据越来越重要的地位。

抽水蓄能电站作为电网综合辅助管理工具，以水能转换为载体，给系统提供储能服务和多工况调度运行，在电网中承担调峰、填谷、调频、调相、事故备用、黑启动等任务，是现代电力系统的稳压器、调节器和存储器。

抽水蓄能系统主要有两大类，一种为定速抽水蓄能系统，一种为变速抽水蓄能系统。变速抽水蓄能电站的优势为：1、电机转速可调，提高水泵水轮机的运行效率，减小磨损；2、电动和发电工况，有功功率均可调，功率调节速度快，电网频率调节精度高；3、机组振幅小，运行稳定性高；4、可自启动，无需启动装置；变速抽水蓄能电站是抽水蓄能未来发展的趋势。

变速抽水蓄能系统如图1所示，主要包括主变压器、定子断路器QF2、换相开关、定子短接开关K1、发电电动机、水泵水轮机、监控系统、调速系统、励磁断路器QF1和交流励磁系统。交流励磁系统主要包括励磁变压器、直流Chopper(斩波器)、交流Crowbar(过电压保护装置)、机侧变流器、网侧变流器、并网断路器及其他辅助设备(如软启动电路、控制保护系统等)组成。

变速抽水蓄能机组稳态有两种运行工况，一种为发电工况，一种为抽水工况。发电工况，机组通过水轮机球阀和调速器启动，但不能制动，抽水工况可通过调速器制动，但不能自启动。目前国内外关于变速抽水蓄能机组的研究主要为功率解耦控制和电网频率控制方面，对机组自启动和制动方面的研究较少。

定速机组不具备自启动能力，通过额外配置静止启动变频器启动，变速机组也可通过额外配置静止启动变频器进行启动，但会额外增加成本。

为了解决该问题，申请公布号为CN107911054A的中国发明专利申请文件公开了一种变速抽水蓄能机组用交流励磁系统及机组自启动方法，该方法在励磁启动阶段、恒转矩启动阶段、恒功率启动阶段和降功率启动阶段，均对变速抽水蓄能机组的转子进行励磁，以对转子磁通进行控制，使变速抽水蓄能机组平稳启动至额定转速。但是该方法采用转子磁场定向矢量控制，磁通计算复杂，且磁场定向的准确性对电机参数依赖性大，当电机参数误差大时，磁场定向不准确，导致机组启动时间变长，甚至不能正常启动，且制动效果不佳。

发明内容

本发明提供了一种变速抽水蓄能机组的自启动方法，用以解决现有技术中对转子磁通进行控制造成的机组启动时间变长甚至不能正常启动的问题；本发明还提供了一种变速抽水蓄能机组的自启动装置，用以解决现有技术中对转子磁通进行控制造成的机组启动时间变长甚至不能正常启动的问题；本发明还提供了一种变速抽水蓄能机组的制动方法，用以解决现有技术中对转子磁通进行控制造成的机组制动效果不佳的问题；本发明还提供了一种变速抽水蓄能机组的制动装置，用以解决现有技术中对转子磁通进行控制造成的机组制动效果不佳的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案和有益效果为：

本发明的一种变速抽水蓄能机组的自启动方法，包括如下步骤：

1)设定交流励磁系统工作模式为抽水启动模式；

2)启动交流励磁系统的网侧变流器；

3)机侧变流器采用内环为电流环、外环为定子磁通环和转速环的定子磁场定向矢量控制，启动交流励磁系统的机侧变流器，投入定子磁通环，使机组的定子磁通上升至额定磁通；

4)在机组的定子磁通达到额定磁通后，投入转速环，使机组恒转矩升速至设定转速；

5)当机组的转速大于设定转速时，控制减小定子磁通，使机组恒功率升速；

6)当机组的转矩电流大于机组的转矩极限电流时，按照转矩极限电流输出转矩电流，使机组降功率升速至需求转速。

其有益效果：该启动方法充分利用了变速抽水蓄能机组的交流励磁系统，实现了变速抽水蓄能机组从静止至需求转速的平稳启动，无需额外增加启动装置。相比于交流励磁系统的机侧变流器对转子磁通进行控制的自启动方法，该方法对定子进行励磁，机侧变流器采用定子磁场定向矢量控制，磁场定向的准确性对电机参数依赖性小，能获得更好的机组启动效果。

作为自启动方法的进一步改进，为了避免冲击，步骤3)中，通过使定子磁通环的定子磁通指令值逐渐增大至额定磁通来使定子磁通上升至额定磁通。

作为自启动方法的进一步改进，为了简单、易于实现，步骤5)中，控制减小定子磁通时，定子磁通环的定子磁通指令值为：

其中，ψ_{s_rate}为定子额定磁通，ω_r为实际转速，ω_slmax为转差角速度最大值。

作为自启动方法的进一步改进，为了更加准确得到转矩极限电流，步骤6)中，根据公式

计算所述机组的转矩极限电流，其中，L_s为定子电感，ω₀为交流励磁系统输出电压角速度，L_m为互感，R_r为转子电阻，L_ls为定子漏感，L_lr为转子漏感，ψ_s为定子磁链的幅值。

本发明的一种变速抽水蓄能机组的制动方法，包括如下步骤：

(1)设定交流励磁系统工作模式为发电制动模式；

(2)机侧变流器采用内环为电流环、外环为定子磁通环和转速环的定子磁场定向矢量控制，启动交流励磁系统的机侧变流器，投入定子磁通环，使机组的定子磁通上升至设定磁通；

(3)在机组的定子磁通达到设定磁通后，投入转速环，使机组的转速下降至设定转速，并对机组的转矩电流进行限幅控制；

(4)在机组的转速达到设定转速后，封锁交流励磁系统机侧变流器脉冲，投入机械制动。

其有益效果为：该制动方法充分利用了变速抽水蓄能机组的交流励磁系统，实现了变速抽水蓄能机组从空转至设定转速的平稳制动。相比于交流励磁系统机侧变流器对转子磁通进行控制的制动方法，该方法对定子进行励磁，机侧变流器采用定子磁场定向矢量控制，磁场定向的准确性对电机参数依赖性小，具有更好的机组制动效果。

作为制动方法的进一步改进，为了简单、易于实现，步骤(2)中，投入定子磁通环时，设定磁通为：

其中，ψ_{s_rate}为定子额定磁通，ω_r为实际转速，ω_slmax为转差角速度最大值。

作为制动方法的进一步改进，为了避免冲击，步骤(2)中，通过使定子磁通环的定子磁通指令值逐渐增大至设定磁通来使定子磁通上升至设定磁通。

作为制动方法的进一步改进，为了有效实现电流限幅，步骤(3)中，根据电压极限电流、极限电流和转矩极限电流，对转矩电流进行限幅控制；其中，根据公式

计算电压极限电流，根据公式

和

的最小值计算极限电流，根据公式

计算转矩极限电流，其中，U_max为交流励磁系统机侧输出的最大电压，i_rd为转子d轴电流，I_max为交流励磁系统机侧稳态所能输出的最大电流，U_{rate_GSC}为交流励磁系统网侧额定电压，I_{rate_GSC}为交流励磁系统网侧额定电流，U_{rate_RSC}为交流励磁系统机侧额定电压，L_s为定子电感，ω₀为励磁系统输出电压角速度，L_m为互感，R_r为转子电阻，L_ls为定子漏感，L_lr为转子漏感，L_r为转子电感，σ为漏感系数。

本发明的一种变速抽水蓄能机组的自启动装置，包括存储器和处理器，所述处理器用于执行存储在存储器中的指令以实现上述变速抽水蓄能机组的自启动方法。该启动装置充分利用了变速抽水蓄能机组的交流励磁系统，实现了变速抽水蓄能机组从静止至需求转速的平稳启动，无需额外增加启动装置。相比于交流励磁系统的机侧变流器对转子磁通进行控制的自启动方法，该方法对定子进行励磁，机侧变流器采用定子磁场定向矢量控制，磁场定向的准确性对电机参数依赖性小，能获得更好的机组启动效果。

本发明的一种变速抽水蓄能机组的制动装置，包括存储器和处理器，所述处理器用于执行存储在存储器中的指令以实现上述变速抽水蓄能机组的制动方法。该制动装置充分利用了变速抽水蓄能机组的交流励磁系统，实现了变速抽水蓄能机组从空转至设定转速的平稳制动。相比于交流励磁系统机侧变流器对转子磁通进行控制的制动方法，该方法对定子进行励磁，机侧变流器采用定子磁场定向矢量控制，磁场定向的准确性对电机参数依赖性小，具有更好的机组制动效果。

附图说明

图1是本发明的变速抽水蓄能系统的组成图；

图2是本发明的交流励磁系统的网侧变流器的控制框图；

图3是本发明的交流励磁系统的机侧变流器的控制框图；

图4是本发明的定子磁通观测器的控制框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚，下面结合附图及实施例，对本发明作进一步的详细说明。

自启动方法实施例：

本发明的变速抽水蓄能系统如图1所示，包括变速抽水蓄能机组(简称机组)和控制部分，机组包括发电电动机、水泵水轮机、交流励磁系统以及相关电路器件(如各种断路器、励磁变压器等)；控制部分包括控制保护系统、监控系统和调速系统。本实施例中采用如下方法来实现机组的自启动。

该方法主要包括六个阶段，分别为启动准备阶段、稳压阶段、励磁阶段、恒转矩启动阶段、恒功率启动阶段和降功率启动阶段。

第一阶段，启动准备阶段。设定变速抽水蓄能机组为抽水启动模式，判断定子断路器QF2是否处于断开状态，在确认定子断路器QF2处于断开状态时，闭合定子短接开关K1，闭合励磁断路器QF1。

第二阶段，稳压阶段。在该阶段，闭合网侧软启接触器KM8～KM14，电网通过软启电阻和网侧的反并联二极管给直流侧充电，当直流电压大于0.6pu且持续3秒后，闭合网侧并网断路器QF3～QF9，断开网侧软启接触器KM8～KM14，当直流电压大于0.8pu且持续2秒后，开启交流励磁系统网侧脉冲控制，直至直流电压优选上升至额定电压并处于稳定状态。

交流励磁系统网侧采用电网电压定向矢量控制，具体为电压电流双闭环控制，控制外环为直流电压环，内环为电流环，其控制框图如图2所示。直流电压指令值U_dc ^*与直流电压U_dc作差，通过PI调节器进行闭环控制，得到d轴电流指令i_gd ^*。将采集到的网侧三相电流i_ga、i_gb、i_gc变换至dq旋转坐标系下得到i_gd和i_gq，通过电网电压锁相得到变换角度θ_s。将d轴电流指令i_gd ^*与i_gd作差后，通过PI调节器进行闭环控制，得到d轴电压指令值u_gd ^*。q轴的电流指令值为0，与i_gq作差后，通过PI调节器进行闭环控制，得到q轴电压指令值u_gq ^*。将d轴电压指令值u_gd ^*和q轴电压指令值u_gq ^*变换至两相静止坐标系，再通过SVPWM调制，得到交流励磁系统网侧的触发脉冲。

第三阶段，励磁阶段。启动交流励磁系统的机侧变流器，闭合机侧接触器KM1～KM7，交流励磁系统机侧变流器采用定子磁场定向矢量控制，具体为双闭环控制，控制外环为转速环和定子磁通环，控制内环为电流环和电压环，其控制框图如图3所示。转速指令值ω_r ^*与实际转速ω_r作差后，经过PI调节器以及电流限幅后进行闭环控制，得到q轴电流指令值i_rq ^*；q轴电流指令值i_rq ^*与q轴电流实际值i_rq作差后，经过PI调节器进行闭环控制，得到q轴电压指令值u_rq ^*。定子磁通指令值

与ψ_s作差后，经过PI调节器进行闭环控制，得到d轴电流指令值i_rd ^*；其中，定子磁通指令值

会根据实际转速ω_r改变。该阶段中，定子磁通指令值

为额定磁通。将采集到的机侧三相电流i_ra、i_rb、i_rc变换至dq旋转坐标系，并通过磁通观测器得到转子磁通角度θ和定子磁链幅值ψ_s。将d轴电流指令值i_rd ^*与d轴电流实际值i_rd作差后，经过PI调节器进行闭环控制，得到d轴电压指令值u_rd ^*。将d轴电压指令值u_rd ^*和q轴电压指令值u_rq ^*变换至两相静止坐标系，再通过SVPWM调制，得到交流励磁系统机侧的触发脉冲。

在该阶段，投入定子磁通环，对机组定子进行励磁，使定子磁通达到额定值。具体的，使定子磁通环的定子磁通指令值逐渐增大至额定磁通来使定子磁通上升至额定磁通。而且，励磁电流为额定电流，转矩电流限幅值(即电流限幅)为

I_max为交流励磁系统机侧稳态所能输出的最大电流，i_rd为转子d轴电流。

第四阶段，恒转矩启动阶段。机组的定子磁通达到额定磁通后，投入转速环，交流励磁系统输出最大转矩电流，机组恒转矩升速。转矩电流限幅值为机侧电流极限和网侧功率极限(即网侧功率极限时的机侧电流)的最小值，机侧电流极限为

网侧功率极限为

其中，U_{rate_GSC}为交流励磁系统网侧额定电压，I_{rate_GSC}为交流励磁系统网侧额定电流，U_{rate_RSC}为交流励磁系统机侧额定电压。

第五阶段，恒功率启动阶段。当机组转速大于设定转速(该设定转速为s_maxω_{r_rate}，s_max为机组并网稳态运行时的最大转差率，ω_{r_rate}为机组转子的额定转速)时，减小定子磁通，开始弱磁控制。在这个阶段，交流励磁系统输出的电压和转矩电流保持不变，机组恒功率升速。

具体的，当机组转速上升至大于s_maxω_{r_rate}时，弱磁控制的方法为：如图3所示，减小定子磁通指令值，具体为：

其中，ψ_s ^*为定子磁通指令值，ψ_{s_rate}为定子额定磁通，ω_r为实际转速，ω_slmax为转差角速度最大值。

在上述两个阶段中，定子磁链幅值ψ_s通过磁通观测器得到，磁通观测器如图4所示，以求出定子磁链幅值。以定子磁链为旋转坐标系的d轴，电机的定子电压为：

定子磁链幅值满足：

根据式(1)和式(2)可得定子磁链幅值与转差角速度为：

由于变速抽水蓄能机组在抽水工况时，电机为反向旋转，因此：

ω_sl-ω_r＝ω₀  (5)

定子磁链的相位为：

δ＝∫ω₀dt  (6)

其中，R_s为定子电阻，i_sd和i_sq为定子电流的dq轴分量，p为微分算子，ψ_s为定子磁链幅值，ω_sl为转差角速度，ω₀为励磁系统输出电压角速度，i_rd和i_rq为转子dq轴电流，L_s为定子电感，L_m为互感，τ_s＝L_s/R_s为定子时间常数，δ为定子磁通的相位。

综上，具体过程为：首先将电机转子三相电流i_ra、i_rb和i_rc变换至两相旋转坐标系得到i_rd和i_rq，根据式(3)求得定子磁链幅值ψ_s，根据式(4)和式(5)求得交流励磁系统输出电压角速度ω₀，根据式(6)，积分后得到定子磁链的相位δ。

第六阶段，降功率启动阶段。随着转速的上升，定子磁通减小，机组的转矩极限不断减小，当转矩电流大于机组的转矩极限时，交流励磁系统按照转矩极限输出转矩电流，以保证机组的稳定运行，在这个阶段，机组降功率升速至需求转速，这里的需求转速可为额定转速，也可为额定转速的0.9倍。机侧采用定子磁场定向矢量控制时，机组的转矩极限电流为

其中，L_s为定子电感，L_m为互感，R_r为转子电阻，L_ls为定子漏感，L_lr为转子漏感。

上述q轴的电流限幅器(图3中的电流限福)由五部分组成：

1、励磁阶段限制：当定子磁通小于额定磁通时，转矩电流i_rq限幅为零。

2、机侧电流极限：交流励磁系统输出的最大转矩电流小于交流励磁系统机侧稳态所能输出的最大电流I_max，即：

3、网侧功率极限：交流励磁系统输出的最大有功P_RSC需小于网侧能够传输的最大有功功率P_{RSC_max}，即：

P_RSC≤P_{RSC_max}  (9)

因此，q轴电流(即转矩电流)需满足：

其中，U_{rate_GSC}为交流励磁系统网侧额定电压，I_{rate_GSC}为交流励磁系统网侧额定电流，U_{rate_RSC}为交流励磁系统机侧额定电压。

4、电压极限电流：电机定子短接，交流励磁系统采用定子磁场定向矢量控制系统，其稳态电压满足：

交流励磁系统输出电压满足：

u_rd ²+u_rq ²≤U_max ²  (12)

根据式(11)和式(12)，可得转矩电流需满足：

其中，u_rd和u_rq分别为转子dq轴电压，R_r为转子电阻，U_max为交流励磁系统机侧输出的最大电压，L_r为转子电感，σ为漏感系数。

5、转矩极限电流：变速机组定子短接，定子侧参数折算到转子后，忽略铁损和励磁电流，定子电流为：

其中，s为电机转差率，L_ls为定子漏感，L_lr为转子漏感，U_r为转子电压。

电磁转矩为：

其中，n_p为极对数。

结合式(14)和式(15)，可得转矩极限电流为：

制动方法实施例：

该方法主要包括四个阶段，分别为制动准备阶段、励磁阶段、制动阶段和机械制动阶段。

第一阶段，制动准备阶段。设定机组为发电制动模式，收到制动指令后，断开定子断路器QF2，然后降低励磁电流至零后封锁机侧脉冲，此时机组处于空转状态，交流励磁系统首先确认定子断路器QF2处于断开状态，然后向监控系统发出请求闭合定子短接开关K1。

第二阶段，励磁阶段。启动交流励磁系统的机侧变流器，定子磁通环投入，转速环不投入。使定子磁通环的定子磁通指令值按照设定的斜率上升至设定磁通，设定磁通为

其中，ψ_{s_rate}为定子额定磁通，ω_r为实际转速，ω_slmax为转差角速度最大值。

第三阶段，制动阶段。定子磁通达到设定磁通后，投入转速环，转速指令按照设定的斜率下降至设定转速。这里的设定转速一般为0.05pu，根据实际情况可修改。根据电压极限电流、极限电流和转矩极限电流，对转矩电流进行限幅控制。其中，电压极限电流为：

电流极限为：

和

的最小值，转矩极限电流为：

其中，u_rd为d轴电压，U_max为交流励磁系统机侧输出的最大电压，i_rd为转子d轴电流，I_max为交流励磁系统机侧稳态所能输出的最大电流，U_{rate_GSC}为交流励磁系统网侧额定电压，I_{rate_GSC}为交流励磁系统网侧额定电流，U_{rate_RSC}为交流励磁系统机侧额定电压，L_s为定子电感，ω₀为励磁系统输出电压角速度，L_m为互感，R_r为转子电阻，L_ls为定子漏感，L_lr为转子漏感。

第四阶段，机械制动阶段。交流励磁系统将机组制动至设定转速后，封锁机侧脉冲，并上传监控系统，封锁交流励磁系统机侧脉冲，监控系统投入机械制动器，将机组转速制动为零。

需说明的是，自动启方法实施例和制动方法实施例中的交流励磁系统机侧、机侧、机侧变流器皆为一个意思的不同表述，交流励磁系统网侧、网侧、网侧变流器皆为一个意思的不同表述。

自启动装置实施例：

该实施例提供了一种变速抽水蓄能机组的自启动装置，该装置包括存储器和处理器，处理器用于执行存储在存储器中的指令以实现本发明的变速抽水蓄能机组的自启动方法，该装置实际上是一种软件架构。由于对该方法的介绍已足够清楚明白，故这里不再赘述该装置。

制动装置实施例：

该实施例提供了一种变速抽水蓄能机组的制动装置，该装置包括存储器和处理器，处理器用于执行存储在存储器中的指令以实现本发明的变速抽水蓄能机组的制动方法，该装置实际上是一种软件架构。由于对该方法的介绍已足够清楚明白，故这里不再赘述该装置。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的方法步骤来描述的。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现每个方法步骤中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现方法步骤的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现方法步骤中指定的功能的步骤。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种变速抽水蓄能机组的自启动方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)设定交流励磁系统工作模式为抽水启动模式；

2)启动交流励磁系统的网侧变流器；

3)机侧变流器采用内环为电流环、外环为定子磁通环和转速环的定子磁场定向矢量控制，启动交流励磁系统的机侧变流器，投入定子磁通环，使机组的定子磁通上升至额定磁通；

4)在机组的定子磁通达到额定磁通后，投入转速环，使机组恒转矩升速至设定转速；

5)当机组的转速大于设定转速时，控制减小定子磁通，使机组恒功率升速；

6)当机组的转矩电流大于机组的转矩极限电流时，按照转矩极限电流输出转矩电流，使机组降功率升速至需求转速；所述机组的转矩极限电流计算公式为：

其中，L_s为定子电感，ω₀为交流励磁系统输出电压角速度，L_m为互感，R_r为转子电阻，L_ls为定子漏感，L_lr为转子漏感，ψ_s为定子磁链幅值。

2.根据权利要求1所述的变速抽水蓄能机组的自启动方法，其特征在于，步骤3)中，通过使定子磁通环的定子磁通指令值逐渐增大至额定磁通来使定子磁通上升至额定磁通。

3.根据权利要求1所述的变速抽水蓄能机组的自启动方法，其特征在于，步骤5)中，控制减小定子磁通时，定子磁通环的定子磁通指令值为：

其中，ψ_{s_rate}为定子额定磁通，ω_r为实际转速，ω_slmax为转差角速度最大值。

4.一种变速抽水蓄能机组的制动方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)设定交流励磁系统工作模式为发电制动模式；

(2)机侧变流器采用内环为电流环、外环为定子磁通环和转速环的定子磁场定向矢量控制，启动交流励磁系统的机侧变流器，投入定子磁通环，使机组的定子磁通上升至设定磁通；

(3)在机组的定子磁通达到设定磁通后，投入转速环，使机组的转速下降至设定转速，并对机组的转矩电流进行限幅控制；

(4)在机组的转速达到设定转速后，封锁交流励磁系统机侧变流器脉冲，投入机械制动。

5.根据权利要求4所述的变速抽水蓄能机组的制动方法，其特征在于，步骤(2)中，投入定子磁通环时，设定磁通为：

其中，ψ_{s_rate}为定子额定磁通，ω_r为实际转速，ω_slmax为转差角速度最大值。

6.根据权利要求4所述的变速抽水蓄能机组的制动方法，其特征在于，步骤(2)中，通过使定子磁通环的定子磁通指令值逐渐增大至设定磁通来使定子磁通上升至设定磁通。

7.根据权利要求4所述的变速抽水蓄能机组的制动方法，其特征在于，步骤(3)中，根据电压极限电流、极限电流和转矩极限电流，对转矩电流进行限幅控制；其中，根据公式

计算电压极限电流，根据公式

和

的最小值计算极限电流，根据公式

计算转矩极限电流，其中，U_max为交流励磁系统机侧输出的最大电压，i_rd为转子d轴电流，I_max为交流励磁系统机侧稳态所能输出的最大电流，U_{rate_GSC}为交流励磁系统网侧额定电压，I_{rate_GSC}为交流励磁系统网侧额定电流，U_{rate_RSC}为交流励磁系统机侧额定电压，L_s为定子电感，ω₀为励磁系统输出电压角速度，L_m为互感，R_r为转子电阻，L_ls为定子漏感，L_lr为转子漏感，L_r为转子电感，σ为漏感系数。

8.一种变速抽水蓄能机组的自启动装置，其特征在于，包括存储器和处理器，所述处理器用于执行存储在存储器中的指令以实现如权利要求1-3任一项所述的变速抽水蓄能机组的自启动方法。

9.一种变速抽水蓄能机组的制动装置，其特征在于，包括存储器和处理器，所述处理器用于执行存储在存储器中的指令以实现如权利要求4-7任一项所述的变速抽水蓄能机组的制动方法。

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