[发明专利]一种基于VVSG技术的大型同步调相机启动方法

说明书

本发明涉及电机与电力电子技术，具体涉及一种基于VVSG技术的大型同步调相机启动方法，包括以下步骤，步骤1、引入VVSG控制策略，整定虚拟惯量、分别制定角频率指令值和电压指令值曲线；步骤2、引入转子转速闭环控制至励磁调节器，通过调节励磁电流大小实现调速。该方法避免了现有的大型同步电机启动装置SFC的诸多缺点，包括存在换相失败隐患、系统适应性差、矢量控制精度差、惰走并网方式存在并网可靠性低等；将变频部分等效为电压源型虚拟同步发电机，相当于大容量的同步发电机拖动容量相对较小的同步调相机启动，保证了同步调相机的转子转速能平稳上升直至达到额定转速，具有较好的发展潜力和推广空间。

技术领域

本发明属于电机与电力电子领域，涉及一种基于电压源型虚拟同步发电机(Voltage-sourced Virtual Synchronous Generator，VVSG)技术的大型同步调相机启动方法。

背景技术

随着特高压直流输电技术的深入发展，静止无功补偿器(Static VarCompensator，SVC)等以电力电子元件为主的无功补偿装置已经无法满足实际需求。究其缘由，电网电压大幅跌落时，上述无功补偿装置无法快速向系统提供无功缺额。相比之下，同步调相机的强励作用可以很好解决这一问题。根据特高压直流输电系统的要求，为解决区域性电压凹陷、换相失败引起的暂态电压升高等问题，需要在换流站附近配置容量为300Mvar的大型同步调相机。

大型同步调相机的平稳启动是其发挥无功补偿作用的前提。目前大型同步电机的启动多借助于静止变频器(Static Frequency Convertor，SFC)，而SFC本质上是一种电流型变换器，运行过程中存在换相失败的隐患。一旦换相失败，将使得晶闸管的输入、输出电流增大，严重时会导致晶闸管损毁、输入输出变压器损坏等。同时，SFC还存在系统适应性差、矢量控制精度差、惰走并网方式存在并网可靠性低等问题。

发明内容

本发明为克服SFC的诸多弊端，尤其是换相失败的隐患，实现大型同步调相机的平稳有效的启动，提出一种基于VVSG技术的大型同步调相机启动方法。

本发明的技术方案为：

一种基于VVSG技术的大型同步调相机启动方法，其特征在于：包括：

步骤1、引入VVSG控制策略，将变频部分虚拟为大容量同步发电机，其虚拟惯性应远大于需待启动的同步调相机的惯性，通过制定VVSG有功—频率控制器中角频率指令的上升曲线和无功—电压控制器中电压指令的上升曲线，保证在指令值每次阶跃后，定子电流形成的旋转磁场的大小和转速能保持一段时间；

步骤2、引入转子转速闭环控制至励磁调节器，在定子磁场转速和大小一定时，通过调节励磁电流大小改变电磁转矩大小来实现调速。

进一步的，所述步骤1具体包括以下子步骤：

步骤1.1：变频部分的整流器均采用恒压控制，逆变器采用VVSG控制，将同步调相机定子侧的接入电路等效为可控的电压源；

步骤1.2：给定VVSG的虚拟惯量J_VVSG，应满足下式：

J_VVSG≥10J_S (1)

其中，J_S为待启动同步调相机的转动惯量，式(1)用于使同步调相机转速的变化能跟上VVSG转速的变化；

步骤1.3：制定VVSG有功—频率控制器中角频率指令的上升曲线，假定300Mvar同步调相机的极对数为2，额定转速为1500r/min，角频率可按下式给定：

式(2)本质上是控制定子侧电流和电压的频率按照既定的曲线变化；