【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及并网，尤其涉及一种可变速抽蓄机组励磁系统及其并网控制方法。
技术介绍
1、抽水蓄能电站在电力系统调频、调压和事故备用方面具有独特的优势，已逐渐发展成为新型电力系统下研究重点之一。与传统定速抽蓄机组不同，如图8所示，可变速机组采用交流励磁异步电机替代传统直流励磁同步电机，由背靠背变流器提供三相交流励磁，具备经济性高、容量大、功率调节范围宽和速度快的特点。在新能源发电大规模接入电网的背景下，可变速机组帮助电网更好得实现功率消纳，维持电网频率稳定与安全运行水平。然而，当前的可变速抽蓄机组励磁系统并网启动时，存在启动冲击电流过大的问题，容易对变速机组产生损伤，当需要机组黑启动时，往往需要额外配置交流黑启动电源，控制较为复杂。因此，如何降低可变速抽蓄机组励磁系统启动过程中对机组及其余主要电气设备的冲击电流，减少对设备的损害，以及减少交流黑启动电源的配置，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种可变速抽蓄机组励磁系统及其并网控制方法，用于解决现有的可变速抽蓄机组励磁系统并网启动时，存在启动冲击电流过大的问题，容易对变速机组产生损伤，当需要机组黑启动时，往往需要额外配置交流黑启动电源，控制较为复杂的技术问题。
2、有鉴于此，本专利技术第一方面提供了一种可变速抽蓄机组励磁系统，包括水泵水轮机、双馈异步发电机、并网开关、进线开关、机侧变流器、直流储能装置、网侧变流器、励磁变压器和主变压器；
3、双馈异步发电机的定子通过三相绕组
4、双馈异步发电机的转子与水泵水轮机相连，转子上的三相绕组接线引出连接至机侧变流器的交流输入端，机侧变流器的直流输出端接入直流母线一端；
5、直流储能装置通过电力电子开关接入直流母线；
6、直流母线另一端连接至网侧变流器；
7、网侧变流器将直流电变流为三相交流电接入励磁变压器，励磁变压器通过串联的电感和励磁支路断路器连接至进线开关；
8、网侧变流器的容量大于机侧变流器的容量。
9、可选地，还包括直流耗能装置；
10、直流耗能装置通过电力电子开关接入直流母线。
11、可选地，网侧变流器的容量与机侧变流器的容量之比大于1.5。
12、可选地，励磁变压器为交流绕组变压器或基于电力电子器件的固态式变压器或交流绕组与电力电子器件构成的混合变压器。
13、可选地，网侧变流器和机侧变流器的拓扑结构为两电平结构或三电平结构或mmc结构。
14、可选地，直流储能装置为化学电池或超级电容。
15、可选地，直流耗能装置包括串连设置的集中耗能模块和若干个开关模块，集中耗能模块包括耗能电阻，每个开关模块包括功率半导体开关管、直流电容、电容泄放电阻、均压电阻和第一反并联二极管，功率半导体开关管的集电极与电容泄放电阻的负极相连，电容泄放电阻的正极与直流电容的一端连接，直流电容的另一端与功率半导体开关管的发射极连接，均压电阻与直流电容并联，第一反并联二极管与电容泄放电阻反并联连接，功率半导体开关管的集电极和发射极分别作为开关模块的正极和负极。
16、可选地，集中耗能模块还包括第二反并联二极管，第二反并联二极管与耗能电阻反并联连接。
17、本专利技术第二方面提供了一种可变速抽蓄机组励磁系统的并网控制方法，包括以下步骤：
18、s1、初始状态下，控制并网开关、励磁支路断路器和进线开关处于分为，网侧变流器和机侧变流器闭锁，直流母线不带电压，直流储能装置接入直流母线向直流母线充电；
19、s2、当直流母线电压达到第一额定值时，控制机侧变流器解锁并产生三相励磁电流，网侧变流器构网解锁建立三相电压，向励磁变压器充电；
20、s3、控制水泵水轮机接入，双馈异步发电机工作在发电态，定子侧产生电动势并逐渐增大到第二额定值后合闸并网开关；
21、s4、当合闸并网开关后，控制网侧变流器转变为跟网控制策略，合闸励磁支路断路器，使得双馈异步发电机产生的功率通过励磁变压器与网侧变流器进入直流母线，直流储能装置停止向直流母线充电，转由直流母线向直流储能装置充电消耗盈余功率；
22、s5、控制进线开关合闸，网侧变流器开启限流，使得双馈异步发电机发电产生的有功功率通过主变压器进入电网，直流储能装置切出。
23、本专利技术第三方面提供了另一种可变速抽蓄机组励磁系统的并网控制方法，包括以下步骤：
24、s1、初始状态下，控制并网开关、励磁支路断路器和进线开关处于分为，网侧变流器和机侧变流器闭锁，直流母线不带电压，直流储能装置接入直流母线向直流母线充电；
25、s2、当直流母线电压达到第一额定值时，控制机侧变流器解锁并产生三相励磁电流，网侧变流器构网解锁建立三相电压，向励磁变压器充电；
26、s3、控制水泵水轮机接入，双馈异步发电机工作在发电态，定子侧产生电动势并逐渐增大到第二额定值后合闸并网开关；
27、s4、当合闸并网开关后，控制网侧变流器转变为跟网控制策略，合闸励磁支路断路器，使得双馈异步发电机产生的功率通过励磁变压器与网侧变流器进入直流母线，直流储能装置切出，直流耗能装置接入直流母线消耗盈余功率；
28、s5、控制进线开关合闸，网侧变流器开启限流，使得双馈异步发电机发电产生的有功功率通过主变压器进入电网，直流耗能装置切出。
29、从以上技术方案可以看出，本专利技术提供的可变速抽蓄机组励磁系统具有以下优点：
30、本专利技术提供的可变速抽蓄机组励磁系统，通过增加直流储能装置，并在励磁系统中配置更高容量的网侧变流器，实现可变速机组的黑启动，并降低了启动过程中对机组及其余主要电气设备的冲击电流，减少了对设备的损害。同时，利用直流储能装置实现可变速机组的黑启动，减少了交流黑启动电源的配置。解决了现有的可变速抽蓄机组励磁系统并网启动时，存在启动冲击电流过大的问题，容易对变速机组产生损伤，当需要机组黑启动时，往往需要额外配置交流黑启动电源，控制较为复杂的技术问题。
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1.一种可变速抽蓄机组励磁系统，其特征在于，包括水泵水轮机、双馈异步发电机、并网开关、进线开关、机侧变流器、直流储能装置、网侧变流器、励磁变压器和主变压器；
2.根据权利要求1所述的可变速抽蓄机组励磁系统，其特征在于，还包括直流耗能装置；
3.根据权利要求1所述的可变速抽蓄机组励磁系统，其特征在于，网侧变流器的容量与机侧变流器的容量之比大于1.5。
4.根据权利要求1所述的可变速抽蓄机组励磁系统，其特征在于，励磁变压器为交流绕组变压器或基于电力电子器件的固态式变压器或交流绕组与电力电子器件构成的混合变压器。
5.根据权利要求1所述的可变速抽蓄机组励磁系统，其特征在于，网侧变流器和机侧变流器的拓扑结构为两电平结构或三电平结构或MMC结构。
6.根据权利要求1所述的可变速抽蓄机组励磁系统，其特征在于，直流储能装置为化学电池或超级电容。
7.根据权利要求2所述的可变速抽蓄机组励磁系统，其特征在于，直流耗能装置包括串连设置的集中耗能模块和若干个开关模块，集中耗能模块包括耗能电阻，每个开关模块包括功率半导体开关管、直流
8.根据权利要求7所述的可变速抽蓄机组励磁系统，其特征在于，集中耗能模块还包括第二反并联二极管，第二反并联二极管与耗能电阻反并联连接。
9.一种应用于权利要求1-8中任一项所述的可变速抽蓄机组励磁系统的并网控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.一种应用于权利要求2-8中任一项所述的可变速抽蓄机组励磁系统的并网控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种可变速抽蓄机组励磁系统，其特征在于，包括水泵水轮机、双馈异步发电机、并网开关、进线开关、机侧变流器、直流储能装置、网侧变流器、励磁变压器和主变压器；
2.根据权利要求1所述的可变速抽蓄机组励磁系统，其特征在于，还包括直流耗能装置；
3.根据权利要求1所述的可变速抽蓄机组励磁系统，其特征在于，网侧变流器的容量与机侧变流器的容量之比大于1.5。
4.根据权利要求1所述的可变速抽蓄机组励磁系统，其特征在于，励磁变压器为交流绕组变压器或基于电力电子器件的固态式变压器或交流绕组与电力电子器件构成的混合变压器。
5.根据权利要求1所述的可变速抽蓄机组励磁系统，其特征在于，网侧变流器和机侧变流器的拓扑结构为两电平结构或三电平结构或mmc结构。
6.根据权利要求1所述的可变速抽蓄机组励磁系统，其特征在于，直流储能装置为化学电池或超级电容。
7.根据权利要求2所述的可变速抽蓄机...
【专利技术属性】
技术研发人员：钟屹霖，陈泓宇，王雷，程诗明，潘定才，王达名，黄伟煌，周月宾，李书勇，邓丽君，
申请(专利权)人：南方电网调峰调频发电有限公司工程建设管理分公司，
类型：发明
国别省市：
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