[发明专利]一种利用调相机在新能源系统中实现调频和调压的方法

说明书

本发明公开了一种利用调相机在新能源系统中实现调频和调压的方法。调相机包括采用绕线式异步电机、网侧变换器、转子侧变换器、直流电容、控制器和检测装置。其中网侧变换器负责控制电机与电网之间的能量交换，采集电网电压和直流电容电压，计算出所需的有功和无功，产生脉冲信号给网侧变换器。转子侧变换器负责电机运行控制，采集电机转子电压与直流电容电压，计算出转子的所需电流的dq轴分量。此发明可以利用风电场中未并网的双馈风电机组进行改造，通过改变其励磁控制策略，即可实现无功补偿，同时利用双馈电机可调速特性及有功无功解耦控制的特点，可以在故障时释放或吸收转差能量，实现暂态的频率支撑作用。

技术领域

本发明涉及一种调相机控制方法，特别是一种交流励磁变速调相机的控制方法。

背景技术

随着我国的经济发展和产业升级，对电力的需求逐年增加。由于环境污染加重，面临环境污染问题，新能源发电比例逐年增加。近年来风电的比例稳步提高，由于风力发电的波动性和不确定性，风电场的电能质量一般较差，且风能充足地区多为地广人稀的北方，本地消纳风电能力低。加之风力发电的惯量小，在发生故障时，低惯量系统抗扰动能力低下，易造成系统崩溃，风机大量脱网。为此提出了一种利用调相机在新能源系统中实现调频和调压的方法。

当前的风力发电中，一般使用静止无功补偿装置来对风电场进行无功补偿，但是其容量有限，且需要更多的安装成本。如果可以采用未并网的闲置双馈风机进行改造，可以大幅降低成本，目前尚没有这种研究。

发明内容

本发明解决了上述装置的不足，提出了一种利用调相机在新能源系统中实现调频和调压的方法，该调相机控制方法相对于现有技术，具有更好的动态性能，有功平滑和无功补偿能力，可以增大系统惯量，提高系统故障穿越能力。

为了解决上述的技术问题，本发明的的技术方案如下：

一种利用调相机在新能源系统中实现调频和调压的方法，包括绕线式异步电机、网侧变换器、直流电容、转子侧变换器、控制器、检测装置。

绕线式异步电机的定转子均为三相对称绕组，定子绕组连接电网，转子连接转子侧变换器。

网侧变换器交流侧连接电网，直流侧连接直流电容器，负责直流电容和电网的双向能量传输，维持直流环节电压稳定，与电网的有功交换为变换器的有功功率损耗。

直流电容连接网侧变换器和转子侧变换器的直流换节，起到稳定直流电压的作用。

转子侧变换器交流侧连接绕线式异步电机的转子，直流侧连接直流电容，负责电机的运行控制，与转子进行双向能量传输。

检测装置测量风电场母线的电压、频率、电容的直流电压及调相机定转子电压电流参数，传回给控制器负责计算出响应的励磁调节信号，然后将该信号施加给网侧变换器和转子侧变换器，对转子的励磁电流进行解耦控制，从而分别控制有功和无功。当电网频率降低，调相机减小转速，释放有功功率，当电网频率升高，调相机增大转速，吸收有功功率。保证该调相机具备一定的频率调节能力和电压调节能力。

一种利用调相机在新能源系统中实现调频和调压的方法的方法，运行方式如下：

当风电场正常运行时，检测装置负责检测频率和电压，正常时，调相机处于稳态模式，也就是空载状态。

当风电场某处故障，检测装置测量到风电场的频率大幅升高或跌落时，超出频率死区时，调相机进入暂态模式，由检测装置测量的频率和频率参考值比较，经过PI控制得到适量的有功功率参考值，然后经过控制器调制后输入给转子侧变换器，通过控制转子励磁电流q轴分量的大小，来控制转矩，从而使电机加速或减速，释放出转子的转动动能。

检测装置测量电压超出死区时，由检测到的电压和电压参考值比较，经过PI控制后得到适量的无功功率，经过控制器调制后，输入给转子侧变换器，通过控制转子励磁电流的d轴分量的大小，控制电机发出的无功功率。