PDF《双馈抽水蓄能机组参与电网调频的改进虚拟惯性控制策略》

而现有调频控 制策略的研究大都针对双馈机组的发电运行工况进 行分析, 关于机组电动工况调频控制策略的研究尚 未见报道;

此外, 涉及 D F P S U 发电、 电动工况控制 参数及调频能力的分析, 亦未见深入研究.因此, 为 了弥补传统虚拟惯性控制策略自身存在的负阻尼缺 点, 消除 Δ f 单闭环控制时存在的稳态频差, 有必要 结合 D F P S U 电动、 发电双向运行的特点, 进一步研 究有效的 D F P S U 调频控制策略. 为了提高系统的F N、 降低F Z, 缩短机组转速恢

8 5 第4 1卷第1 0期2017年5月2 5日Vol.41N o .

1 0 M a y2 5,

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1 7 D O I :

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0 0 / A E P S

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8 h t t p : / / ww w. a e p s G i n f o . c o m 复稳定的时间, 本文提出一种带比例―微分( P D) 环 节的 D F P S U 改进虚拟惯性调频控制策略.结合DFPSU运行特点, 分别建立了可逆水泵水轮机和 D F I M 的数学模 型, 以及DFPSU控制模型.根据机组虚拟转动惯量与转速调节及电网频率变化的关 系, 分析了虚拟惯性控制原理, 进而提出带 P D 环节 的DFPSU改进虚拟惯性控制策略, 并给出了改进 虚拟惯 性控制相关参数的整定方法.最后, 基于MAT L A B / S i m u l i n k平台搭建含 D F P S U 的3机系 统模型, 分别对 D F P S U 在发电、 电动工况下对电网 频率支持的动态过程进行仿真研究, 验证所述控制 策略的有效性.

1 D F P S U 模型及综合控制系统 1.

1 可逆水泵水轮机数学模型

1 ) 水轮机运行模式 可逆水泵水轮机运行在水轮机模式时, 可等效 为常规水轮机, 其数学模型为[

2 0] : H = Q2 g

2 Q ? =

1 Tw 1- Q2 A2 t g

2 ? è ? ? ? ÷ g ? =-Ka g+Ka vs m Pt= γ η t HQ=9.

8 1 η t HQ ì ? í ? ? ? ? ? ? ? ? (

1 ) 式中: H , Q, g 分别为水轮机的有效水头、 流量和导 叶开度;

Tw 和At 分别为水流惯性时间常数和导叶 系数;

Ka 和vs m 分别为伺服电机的时间常数和输入 电压;

Pt 为水轮机功率;

η t 为水轮机效率;

γ 为水的 比重.

2 ) 水泵运行模式 可逆水泵水轮机运行在水泵模式时, 其水泵工 况运行点取决于水泵特性曲线 H G Q 和管路特性曲 线Hd G Q 的交点[

1 6] , 即H=a0 n2 r+ a1 nr Q+ a2 Q2 Hd=Hs+Hl=Hs+fe Q2 { (

2 ) 式中: a0, a1, a2 为曲线拟合系数;

nr 为水泵转速;

H 为扬程;

Hd 为泵升过程所需总扬程;

Hs 和Hl 分别 为静扬程和损失扬程;

fe 为水泵摩擦系数. 水泵模式下机械功率Pm 为: Pm = γ ηpHQ=9.

8 1 ηpHQ (

3 ) 式中: ηp 为水泵效率. 1.

2 D F I M 数学模型 D F I M 在d q 同步旋转坐标系下的磁链方程和 电压矩方程为: ψ ? s=Ls I ? s+Lm I ? r ψ ? r=Lr I ? r+Lm I ? s U ? s=Rs I ? s+ d ψ ? s d t + j ωe ψ ? s U ? r=Rr I ? r+ d ψ ? r d t + j ( ωe- ωr) ψ ? r ì ? í ? ? ? ? ? ? ? ? ? (

4 ) 式中: ωr 为转子角速度;

ωe 为同步角速度;

Rs, Rr, Ls, Lr, Lm 分别为定、 转子电阻, 定、 转子等效自感 和互感;

U ? s 和U ? r 分别为定、 转子电压相量;

I ? s 和I ? r 分别为定、 转子电流相量;

ψ ? s 和ψ ? r 分别为定、 转子 磁链相量. 图1所示为 D F P S U 系统控制结构图.图中:........