目前雙饋式變速抽水蓄能電廠（doubly-fedinductionmachinebasedvariable-speedpumpedstorage,DFIM-VSPS）的研發(fā)仍處于起步階段,其系統(tǒng)建模、穩(wěn)定性分析及控制需要進(jìn)一步研究。為此,研究了DFIM-VSPS的機(jī)電暫態(tài)模型,考慮了機(jī)組變速運(yùn)行對(duì)效率的影響,并對(duì)比了采用不同水動(dòng)態(tài)模型時(shí)DFIM-VSPS模型的動(dòng)態(tài)響應(yīng),提出將模型預(yù)測(cè)控制用于DFIM-VSPS的功率控制,并且研究了各個(gè)工況下模型預(yù)測(cè)控制的控制效果及延時(shí)對(duì)控制效果的影響。結(jié)果表明:與常規(guī)控制相比,模型預(yù)測(cè)控制在系統(tǒng)發(fā)生大擾動(dòng)及平抑風(fēng)電功率波動(dòng)時(shí)具有更好的控制性能,并且具有較好的魯棒性。研究可為DFIM-VSPS的控制提供一定的參考。 

【文章來(lái)源】：高電壓技術(shù). 2020,46(07)北大核心EICSCD

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【部分圖文】：

DFIM-VSPS模型框圖

DFIM的有功控制在發(fā)電工況和水泵工況下有區(qū)別，發(fā)電工況下?lián)Q流器主要控制功率，轉(zhuǎn)速由調(diào)速器進(jìn)行控制，在換流器的有功控制中引入了轉(zhuǎn)速回拉控制，以防止轉(zhuǎn)速偏差過(guò)大；水泵工況下?lián)Q流器對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行精確控制。此外，為了提升VSPS對(duì)頻率的支撐能力，還引入了輔助頻率控制，輔助頻率控制可以對(duì)VSPS的功率進(jìn)行調(diào)制，從而起到慣量支撐及調(diào)頻的作用。DFIM的有功控制框圖如圖6所示。圖4 轉(zhuǎn)子及發(fā)電機(jī)/換流器模型

矩陣換流器、周波變換器和背靠背換流器是DFIM中采用的主要變頻方案。其中，背靠背換流器與其他2種方案相比，其使用更加廣泛[17]。與風(fēng)機(jī)不同，DFIM應(yīng)用于VSPS時(shí)需要更大的容量，目前的換流器解決方案主要是采用多電平及多模塊并聯(lián)技術(shù)，如ABB公司在100 MW換流器中采用了由2個(gè)并聯(lián)的三相三電平單元組成的雙相模塊，換流器系統(tǒng)總共包含24個(gè)雙相模塊[12]。在DFIM-VSPS中，變速操作可以通過(guò)如下3種方式實(shí)現(xiàn)：1）電功率由換流器控制，轉(zhuǎn)速由渦輪調(diào)速器通過(guò)調(diào)節(jié)閥門(mén)位置來(lái)控制。2）轉(zhuǎn)速由換流器控制，電功率由渦輪調(diào)速器控制。3）以上2種方式的結(jié)合。在目前的變速抽水蓄能電廠中，如日本的Yagisawa[8]，常采用第3）種控制方式，即發(fā)電工況下由換流器控制功率，水泵工況下由換流器控制轉(zhuǎn)速。不同工況下的控制目標(biāo)由水泵水輪機(jī)的特性決定，在發(fā)電工況下，水輪機(jī)的功率主要取決于導(dǎo)葉開(kāi)度，可以通過(guò)換流器來(lái)充分發(fā)揮快速功率控制的優(yōu)勢(shì)；而在水泵工況下，水泵的效率和功率與轉(zhuǎn)速密切相關(guān)，對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行精確和快速控制成為水泵工況下的首要目標(biāo)。這種控制方式減少了導(dǎo)葉的運(yùn)動(dòng)和水輪機(jī)組轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，同時(shí)能繼續(xù)保持VSPS在其他條件下快速響應(yīng)的能力，DFIM-VSPS的模型框圖如圖2所示。圖2中Pset和H0分別為功率設(shè)定點(diǎn)和靜態(tài)水頭(揚(yáng)程)，G為導(dǎo)葉開(kāi)度，ωref和Gref分別為轉(zhuǎn)速和導(dǎo)葉開(kāi)度的參考值，Pmech為機(jī)械功率，dω為滑差，Ubus是母線(xiàn)電壓，Qord代表無(wú)功指令，Eqcmd和Ipcmd分別代表?yè)Q流器出口電壓和電流指令，Isorc代表注入電網(wǎng)的電流，Uterm代表機(jī)端電壓，Pgen和Qgen是發(fā)電機(jī)輸出的有功和無(wú)功功率，fbus代表母線(xiàn)頻率，X″是電機(jī)的次暫態(tài)電抗。

【參考文獻(xiàn)】：
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