【技术实现步骤摘要】
本申请属于交流励磁调相机领域，更具体地，涉及一种电网故障下交流励磁调相机的暂态控制极限评估方法。
技术介绍
1、随着电力需求的不断增长和电网结构的日益复杂，电网的稳定运行和高效调度成为了电力工业发展的关键。在这一背景下，交流励磁调相机通过调节其励磁电流，可实现对电网无功功率的灵活调节，提供必要的无功支撑，稳定电网电压，防止电压崩溃。此外，交流励磁调相机还具备提高电网运行效率、降低输电损耗的功能。因此，交流励磁调相机对确保电网的安全稳定运行具备重要意义。
2、然而，由于交流励磁调相机一般采用双馈电机结构，其定子与电网直接相连，其对电网的扰动十分敏感；当电网发生深度故障时，定子磁链中的暂态和负序分量会在双馈电机转子侧激励出远高于直流母线电压的感应电动势，容易导致变流器出现过流问题。
3、因此，对电网故障下交流励磁调相机的暂态控制极限进行评估检测就显得尤为重要。目前通常采用仿真模型进行电网故障事件的模拟，评估励磁系统在不同故障类型下的暂态响应。然而目前的评估方法中因仿真模型精度、仿真参数误差、仿真控制方法约束等因素，导致最终的评估结果的真实性和精确性不佳。
4、因此，如何提升电网短路故障下交流励磁调相机的暂态励磁控制极限的评估精确性和真实性，是当前亟需解决的技术问题。
技术实现思路
1、针对现有技术的缺陷，本申请的目的在于提供一种电网故障下交流励磁调相机的暂态控制极限评估方法，旨在解决目前因仿真分析进行暂态励磁控制极限评估导致的精确性和真实性不足的问题
2、为实现上述目的，本申请提供了一种电网故障下交流励磁调相机的暂态控制极限评估方法，包括：
3、获取交流励磁调相机的机组参数和运行参数，基于所述机组参数和运行参数基于所述机组参数和运行参数获取交流励磁调相机对应的转子侧变流器的最优电压序列；
4、基于所述最优电压序列确定电网故障下交流励磁调相机的转子最小故障电流值；
5、将所述转子最小故障电流值和转子侧变流器的最大允许电流进行比较，基于比较结果对交流励磁调相机的暂态励磁控制能力进行评估，得到评估结果；
6、其中，所述机组参数包括定子自感ls、转子自感lr、定转子互感lm、定子电阻rs、转子电阻rr以及电机转子侧变流器开关频率ts；所述运行参数包括定子三相电压usabc、直流母线电压udc、转子三相电流irabc、定子三相电流isabc、并网点电压的角频率ωs以及转子角频率ωr。
7、在一些实施例中，所述基于所述机组参数和运行参数获取交流励磁调相机对应的转子侧变流器的最优电压序列，基于所述最优电压序列确定电网故障下交流励磁调相机的转子最小故障电流值，包括：
8、获取所述交流励磁调相机在电网故障前的定子电压矢量的幅值us、电网故障后的定子电压矢量的正序分量幅值usp和负序分量幅值usn；
9、根据所述并网点电压的角频率ωs和转子角频率ωr获取转差角频率ωsr，并根据所述机组参数、角频率ωs、转子角频率ωr以及转差角频率ωsr，建立电机定子磁链系数矩阵as和转子磁链系数矩阵ar；
10、对所述定子三相电压usabc、定子三相电流isabc和转子三相电流irabc进行abc/dq坐标变换，得到同步旋转坐标系下的交流励磁调相机分别在d轴和q轴下的定子电压分量、定子电流分量以及转子电流分量；
11、根据d轴和q轴下的定子电压分量和角频率ωs，获取电网故障前一时刻定子磁链d轴分量的初始值ψsd和定子磁链q轴分量的初始值ψsq以及电网故障前一时刻的定子磁链矢量ψs0；
12、根据所述定子电流分量以及转子电流分量，获取电网故障前一时刻转子磁链d轴分量的初始值ψrd和转子磁链q轴分量的初始值ψrq以及电网故障前一时刻的转子磁链矢量ψr；
13、将所述定子磁链矢量ψs0、正序分量幅值usp以及负序分量幅值usn结合根据角频率确定的关系函数，获取电网故障后首个基波周期内的定子磁链ψst；
14、将所述开关频率ts、转子磁链矢量ψr、定子磁链ψst以及直流母线电压udc利用数值求解法得到转子侧最优电压序列，根据所述最优电压序列获取所述转子最小故障电流值。
15、在一些实施例中，所述将所述转子最小故障电流值和转子侧变流器的最大允许电流进行比较，基于比较结果对交流励磁调相机的暂态励磁控制能力进行评估，得到评估结果，包括：
16、判断所述转子最小故障电流值是否小于所述转子侧变流器的最大允许电流；
17、若是，则确定交流励磁调相机能够通过暂态励磁控制成功穿越电网故障；
18、若否，则确定交流励磁调相机无法通过暂态励磁控制成功穿越电网故障。
19、在一些实施例中，所述最优电压序列的获取方式包括：
20、根据二阶单位矩阵、开关频率ts以及转子磁链系数矩阵ar确定第一参数ad，根据二阶单位矩阵和开关频率ts确定第二参数bd，并建立所述第一参数ad对应的第一矩阵m和第二参数bd对应的第二矩阵c；
21、获取优化区间内的定子磁链集合，根据所述第一矩阵m、第二矩阵c、转子磁链矢量ψr、定转子互感lm、定子自感ls以及所述定子磁链集合，得到第三矩阵e，以及根据所述第二矩阵c和第二矩阵的转置矩阵ct得到第四矩阵h；
22、获取优化区间内转子侧变流器的输出电压矢量集合k为输出时刻，k的取值范围为0～n-1，n为优化区间内的总步数，所述总步数是基于所述角频率ωs确定电网故障后的首个基波周期，并根据所述首个基波周期和开关频率ts确定的；
23、确定故障发生时刻dq坐标系中d轴的初始相位根据所述初始相位输出电压矢量集合以及转差角频率ωsr确定约束条件；
24、根据所述输出电压矢量集合第三矩阵e和第四矩阵h在所述约束条件下确定所述最优电压序列。
25、在一些实施例中，所述基于所述最优电压序列确定电网故障下交流励磁调相机的转子最小故障电流值，包括：
26、基于所述最优电压序列获取优化区间内每一时刻的转子故障电流矢量；
27、对每一时刻的转子故障电流矢量取模长，并从每个模长中取最大值，得到所述最小故障电流值。
28、在一些实施例中，所述将所述定子磁链矢量ψs0、正序分量幅值usp以及负序分量幅值usn结合根据角频率确定的关系函数，获取电网故障后首个基波周期内的定子磁链ψst，通过以下公式实现：
29、ψst＝t1(t)ψs0+t2(t)usp+t3(t)usn
30、其中，t1、t2、t3分别为根据角频率确定的关系函数，ψs0为电网故障前一时刻的定子磁链矢量，usp为正序分量幅值，usn为负序分量幅值。
31、在一些实施例中，所述基于所述最优电压序列获取优化区间内每一时刻的转子故障电流矢量，通过以下公式实现：
32、
33、其中，km和ks为根据所述定子自感ls、转本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电网故障下交流励磁调相机的暂态控制极限评估方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的电网故障下交流励磁调相机的暂态控制极限评估方法，其特征在于，所述基于所述机组参数和运行参数获取交流励磁调相机对应的转子侧变流器的最优电压序列，基于所述最优电压序列确定电网故障下交流励磁调相机的转子最小故障电流值，包括：
3.根据权利要求1所述的电网故障下交流励磁调相机的暂态控制极限评估方法，其特征在于，所述将所述转子最小故障电流值和转子侧变流器的最大允许电流进行比较，基于比较结果对交流励磁调相机的暂态励磁控制能力进行评估，得到评估结果，包括：
4.根据权利要求2所述的电网故障下交流励磁调相机的暂态控制极限评估方法，其特征在于，所述最优电压序列的获取方式包括：
5.根据权利要求1所述的电网故障下交流励磁调相机的暂态控制极限评估方法，其特征在于，所述基于所述最优电压序列确定电网故障下交流励磁调相机的转子最小故障电流值，包括：
6.根据权利要求4所述的电网故障下交流励磁调相机的暂态控制极限评估方法，其特征在于，所述将所述定子磁链
7.根据权利要求6所述的电网故障下交流励磁调相机的暂态控制极限评估方法，其特征在于，所述基于所述最优电压序列获取优化区间内每一时刻的转子故障电流矢量，通过以下公式实现：
8.根据权利要求4所述的电网故障下交流励磁调相机的暂态控制极限评估方法，其特征在于，根据所述输出电压矢量集合第三矩阵E和第四矩阵H在所述约束条件下确定所述最优电压序列，通过以下公式实现：
9.根据权利要求7所述的电网故障下交流励磁调相机的暂态控制极限评估方法，其特征在于，采用以下公式确定所述目标系数：
10.一种电子设备，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种电网故障下交流励磁调相机的暂态控制极限评估方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的电网故障下交流励磁调相机的暂态控制极限评估方法，其特征在于，所述基于所述机组参数和运行参数获取交流励磁调相机对应的转子侧变流器的最优电压序列，基于所述最优电压序列确定电网故障下交流励磁调相机的转子最小故障电流值，包括：
3.根据权利要求1所述的电网故障下交流励磁调相机的暂态控制极限评估方法，其特征在于，所述将所述转子最小故障电流值和转子侧变流器的最大允许电流进行比较，基于比较结果对交流励磁调相机的暂态励磁控制能力进行评估，得到评估结果，包括：
4.根据权利要求2所述的电网故障下交流励磁调相机的暂态控制极限评估方法，其特征在于，所述最优电压序列的获取方式包括：
5.根据权利要求1所述的电网故障下交流励磁调相机的暂态控制极限评估方法，其特征在于，所述基于所述最优电压序列确定电网故障下交流励磁调相机的...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱东海，吕清扬，胡家兵，马玉梅，邹旭东，康勇，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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