[发明专利]双轴励磁发电机功率跟踪励磁控制方法及系统

说明书

本发明涉及一种双轴励磁发电机功率跟踪励磁控制方法及系统，通过q轴功率跟踪励磁控制系统对电机有功功率进行跟踪控制，使得有功功率实际值P等于给定有功功率值P₀；通过d轴功率跟踪励磁控制系统对电机无功功率进行跟踪控制,使得无功功率实际值Q等于给定无功功率值Q₀；通过q轴功率跟踪励磁控制系统对电机励磁电流进行跟踪控制，使得q轴励磁电流i_fq等于d轴励磁电流i_fd。本发明能够对功率进行有效控制，缩短动态过程，减少振荡幅值。

技术领域

本发明涉及一种双轴励磁发电机功率跟踪励磁控制方法及系统。

背景技术

随着单机容量的增加和特高压远距离输电的发展，同步发电机励磁电动势与系统电压的夹角越来越接近于极限值，降低了发电机及电力系统的稳定性。

传统同步发电机的励磁绕组仅有一套，置于转子的d轴，这一特征决定了其功率调节以及运行稳定性均与发电机纵轴磁电势和电网电压之间的夹角有关，即与发电机功率角有关，限制了运行稳定性的范围。双轴励磁发电机(双励机)在转子的d轴和q轴均设有励磁绕组，两套绕组的轴线相互垂直。可以独立地调节两套励磁绕组中电流大小和方向，通过改变d、q轴励磁电流的比例调节励磁电动势的相位，从而提高电力系统的稳定性。当系统发生故障导致大面积停电时，双励机具有较强的稳定性，提高了在故障情况下的运行能力，维持了电网系统的正常供电。双励机能够很好的改善电力系统的稳态稳定性和暂态稳定性，除了在转子上增加励磁绕组外，还必须有一套能充分发挥电机运行性能的励磁控制系统。

双励机所采用的励磁控制方式大致有：分段控制方式、复式励磁控制、功能分离式控制、交流励磁控制和最优励磁控制。目前采用较多的励磁控制方法是双通道励磁控制，其具有的有功通道和无功通道可以实现有功和无功功率的独立调节，更有利于电机的稳定运行。采用传统双通道励磁控制策略的双励机动态过程时间长，振荡幅值大，不利于电力系统的稳定运行。

发明内容

本发明的发明目的在于提供双轴励磁发电机功率跟踪励磁控制方法及系统，能够对功率进行有效控制，缩短动态过程，减少振荡幅值。

基于同一发明构思，本发明具有两个独立的技术方案：

1、一种双轴励磁发电机功率跟踪励磁控制方法，

通过q轴功率跟踪励磁控制系统对电机有功功率进行跟踪控制，使得有功功率实际值P等于给定有功功率值P₀；

通过d轴功率跟踪励磁控制系统对电机无功功率进行跟踪控制,使得无功功率实际值Q等于给定无功功率值Q₀；

通过q轴功率跟踪励磁控制系统对电机励磁电流进行跟踪控制，使得q轴励磁电流i_fq等于d轴励磁电流i_fd。

进一步地，通过q轴功率跟踪励磁控制系统对电机有功功率进行不完全微分运算，对电机有功功率进行跟踪控制，通过如下公式获得q轴励磁电压的调节值W_P,

式中，△P＝P₀-P，P₀是给定有功功率值，P是有功功率实际值；K_P、T_dP、K_dP分别是有功功率控制器的比例系数、微分时间常数和不完全微分因子；r_f/x_af为将励磁电压以额定空载励磁电势为基值归算到定子侧的系数；所述有功功率控制器是所述q轴功率跟踪励磁控制系统的控制器。

进一步地，通过d轴功率跟踪励磁控制系统对电机无功功率进行不完全微分运算，对电机无功功率进行跟踪控制，通过如下公式获得当前d轴励磁电压值U_fd：