[发明专利]一种直流电站异步发电系统功率控制方法

说明书

本发明公开了一种直流电站异步发电系统功率控制方法，采用直流电流均流环结合下垂控制的方式，并将发电机组的功率控制过程分为“粗”调节和“细”调节两个过程进行功率调节控制；本发明针对直流电站异步发电系统，下垂控制以直流母线电压与直流电流的关系曲线为基础，结合直流电流均流环作为附加调节环节，通过调节发电机组直流侧输出电压而达到调节输出功率的目的，实现直流电站异步发电系统并联运行发电机组之间的功率均衡控制。

技术领域

本发明涉及一种直流电站异步发电系统功率控制方法，适用于陆上直流微电网、船舶直流电站等所有涉及直流电站异步发电系统功率控制的应用场合。

背景技术

近年来，直流电站系统作为一种新型的船舶电网构成形式得到了较快的发展，装船数量、船型和电站容量都有所突破。与交流电网系统不同，该系统主电网采用直流电制，没有了频率的制约，发电机转速可以突破3000rpm的限制，机组可以采用变速发电技术，将配电与变频驱动集成到直流主配电板内部，提高船舶推进动力系统的效率和功率密度、系统配置多样性和灵活性。直流电站发电系统有同步发电和异步发电两种形式，两种发电方式都有自己的突出特点和应用场合，本发明主要讨论直流电站异步发电系统。

由于主电网采用的是直流电制，系统并联时只需要保证各台发电机组在直流侧的电压相一致即可，对频率和相位没有强制要求。进行功率调节时也只需要对各台发电机组直流侧电压进行调节即可实现发电机组之间的功率分配。因为直流电站系统设备高度集中于直流主配电板内，线路分布参数较小，发电机组功率调节对直流母线电压的变化非常敏感，系统鲁棒性较差。

针对直流电站异步发电系统，下垂控制以直流母线电压与直流电流的关系曲线为基础，通过调节发电机组直流侧输出电压而达到调节输出功率的目的。

由于直流电站系统对母线电压的敏感性，较小的直流母线电压差异就会出现非常大的功率分配差。线路参数的不完全一致性，导致并联运行的发电机组之间功率分配差度较大，甚至可能出现一台发电机组输出功率较大，而另一台发电机组工作于轻微电动模式的情况。

发明内容

针对以上问题，本发明提出一种直流电站异步发电系统功率控制方法，以实现直流电站异步发电系统各发电机组之间的自动功率均衡调节。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种直流电站异步发电系统功率控制方法，基于发电变频器、三相异步发电机和柴油机顺序连接形成的柴油整流发电机组，柴油机作为原动机带着三相异步发电机旋转，发电变频器与直流汇流排连接，为三相异步发电机提供励磁电流并将交流电整流为直流电，多个柴油整流发电机组通过直流汇流排并联构成直流电站异步发电系统，发电变频器连接直流汇流排的正负极，采用直流电流均流环结合下垂控制的方式，通过直流电流均流环进行直流电流的均衡调节，通过直流母线电压环+交流电流环的双环控制策略控制直流母线电压，以下垂控制的直流母线电压参考值作为直流母线电压基础给定值，以直流电流均流环作为附加调节环节，其PI调节限幅后的输出值作为直流母线电压附加给定值，直流母线电压基础给定值与直流母线电压附加给定值之和作为直流母线电压环的参考值；将所有在网发电机组的实时直流电流加权平均值作为直流电流均流环的参考值，通过直流电流均流环的调节作用，使所有在网发电机组直流电流保持一致，达到输出功率均衡。

所述的一种直流电站异步发电系统功率控制方法，发电机组启动过程中，发电机组输出功率“粗”调节。柴油机运行至额定转速后启动发电变频器，只采用下垂控制方式，直流电流均流环不参与控制，并网发电机组输出侧直流电压斜坡上升至直流电网电压值，该控制过程限制转矩电流输出，将输出功率限制在较小范围；然后逐渐放开对转矩电流输出的限制直至额定功率，在下垂控制的作用下，对各发电机组之间的功率进行一次“粗”分配。