本實(shí)用新型涉及火力發(fā)電中，汽輪機(jī)的控制方法和控制系統(tǒng)，具體涉及一種基于異步電機(jī)全功率變流器調(diào)速的回?zé)嵝∑啓C(jī)控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

火力發(fā)電在我國(guó)的發(fā)電格局中占主導(dǎo)地位，降低發(fā)電煤耗可以節(jié)約有限的煤炭資源，同時(shí)減少對(duì)大氣的排放污染。機(jī)組的大容量高參數(shù)可提高熱循環(huán)效率，滿足機(jī)組經(jīng)濟(jì)性要求。隨著國(guó)內(nèi)外最新的耐高溫材料的研制成功，中國(guó)神華能源股份有限公司、中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)有限公司(由其下屬華東電力設(shè)計(jì)院有限公司負(fù)責(zé)開(kāi)展具體業(yè)務(wù))和上海電氣集團(tuán)股份公司三方共同實(shí)施了“超620℃高效超超臨界1000MW二次再熱燃煤發(fā)電機(jī)組示范項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)研究”，使機(jī)組發(fā)電效率有望提高至50％以上，發(fā)電煤耗降至248g/kwh以下。為提高熱效率，節(jié)省燃料，華東院提出了一種新型的配回?zé)嵝∑啓C(jī)的二次再熱機(jī)組回?zé)嵯到y(tǒng)，且已獲得專(zhuān)利。申請(qǐng)?zhí)枮椤?01310352601.4”、申請(qǐng)公布號(hào)為“CN103362770A”、名稱(chēng)為“工頻發(fā)電機(jī)調(diào)速的背壓式小汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)給水泵系統(tǒng)”的發(fā)明中，公開(kāi)了回?zé)嵝∑啓C(jī)1’用一次再熱冷段蒸汽作為汽源推動(dòng)同軸的給水泵2’或風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，供足夠的水量或風(fēng)量給后續(xù)工藝系統(tǒng)使用，過(guò)熱度較低的回?zé)嵝∑啓C(jī)抽汽和排汽通過(guò)加熱器加熱給水，通過(guò)調(diào)節(jié)閥3’對(duì)開(kāi)度進(jìn)行調(diào)節(jié)。同時(shí)，為減小回?zé)嵝∑啓C(jī)進(jìn)汽閥的節(jié)流損失，使進(jìn)汽閥運(yùn)行在全開(kāi)或較大開(kāi)度工況，汽量平衡要求回?zé)嵝∑啓C(jī)帶發(fā)電機(jī)，將多余功率發(fā)電上網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)功率平衡的同時(shí)完成轉(zhuǎn)速控制，匹配用戶的用量需求。在公開(kāi)的專(zhuān)利中，無(wú)法對(duì)汽輪機(jī)側(cè)的發(fā)電機(jī)進(jìn)行功率調(diào)節(jié)，也沒(méi)有公開(kāi)其具體的控制策略。

現(xiàn)有的大容量高參數(shù)機(jī)組多采用再熱和回?zé)峒夹g(shù)以提高經(jīng)濟(jì)效益，而隨著再熱蒸汽溫度的不斷提高，再熱后抽汽過(guò)熱度過(guò)高的現(xiàn)象也增加了回?zé)峒訜崞鲀?nèi)的不可逆損失，削弱了回?zé)岬男Ч；責(zé)嵝∑啓C(jī)可以將再熱冷段蒸汽作為汽源做功，同時(shí)小機(jī)中過(guò)熱度較低的抽汽和排汽作為加熱器的汽源，可減小加熱器中的不可逆損失，提高機(jī)組熱效率。回?zé)嵝∑啓C(jī)還可帶動(dòng)給水泵或風(fēng)機(jī)運(yùn)行以提供用戶用水或用風(fēng)，類(lèi)似于常規(guī)的汽動(dòng)給水泵和汽動(dòng)風(fēng)機(jī)。圖1展示了回?zé)嵝∑啓C(jī)帶給水泵運(yùn)行的配置圖。

與常規(guī)帶汽動(dòng)給水泵的機(jī)組相比，應(yīng)用回?zé)嵝∑啓C(jī)的機(jī)組減少了對(duì)再熱后的抽汽，更多過(guò)熱度較高的蒸汽參與汽輪機(jī)做功，使得整體機(jī)組的運(yùn)行效率得到提高。

回?zé)嵝∑啓C(jī)的轉(zhuǎn)速可以通過(guò)調(diào)節(jié)小汽輪機(jī)入口調(diào)節(jié)門(mén)的開(kāi)度來(lái)控制，控制回路可選擇簡(jiǎn)單的單閉環(huán)PID控制，如圖2。

給水泵作為一個(gè)發(fā)電廠的心臟，其本身需要消耗很多能量來(lái)帶動(dòng)水從低壓側(cè)流向高壓側(cè)，供給足量的水給用戶。給水泵可分為電動(dòng)給水泵和汽動(dòng)給水泵。

電動(dòng)給水泵可通過(guò)液力耦合器或變頻裝置調(diào)速，但由于需要消耗大量廠用電，其經(jīng)濟(jì)性較汽動(dòng)給水泵差。

汽動(dòng)給水泵通過(guò)一個(gè)獨(dú)立的小汽輪機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)給水泵，汽源來(lái)自汽輪機(jī)某一級(jí)抽汽，排汽進(jìn)入主凝汽器或自帶凝汽器，轉(zhuǎn)速通過(guò)進(jìn)汽門(mén)開(kāi)度調(diào)節(jié)，結(jié)構(gòu)與圖1類(lèi)似，無(wú)抽汽環(huán)節(jié)。對(duì)于大容量高參數(shù)機(jī)組來(lái)說(shuō)，回?zé)嵯到y(tǒng)的再熱后抽汽過(guò)熱度較高，需額外增加外置蒸汽冷卻器以提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性。且通過(guò)進(jìn)汽門(mén)開(kāi)度調(diào)節(jié)給水泵轉(zhuǎn)速，增加了進(jìn)汽工質(zhì)的節(jié)流損失。

為提高過(guò)熱度較高抽汽的利用效率，回?zé)嵝∑啓C(jī)應(yīng)運(yùn)而生。它利用過(guò)熱度較低的小汽輪機(jī)抽汽和排汽來(lái)加熱給水，而過(guò)熱度較高的再熱蒸汽回到主汽輪機(jī)參與做功，能很大程度提高機(jī)組的運(yùn)行效率，降低發(fā)電煤耗。同樣地，給水泵的轉(zhuǎn)速需要通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)汽閥開(kāi)度進(jìn)行控制。為滿足長(zhǎng)期夏季機(jī)組滿發(fā)，小汽輪機(jī)的額定出力通常比給水泵的額定出力大，而給水泵的額定出力比機(jī)組額定負(fù)荷所需要的出力大，故小汽輪機(jī)的額定出力有較大裕量，小汽輪機(jī)的進(jìn)汽閥大部分運(yùn)行時(shí)間開(kāi)度較小，造成較大的節(jié)流損失。

電動(dòng)風(fēng)機(jī)與電動(dòng)給水泵有相同的耗電問(wèn)題，汽動(dòng)風(fēng)機(jī)與汽動(dòng)給水泵也有相同的效率問(wèn)題，而通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)動(dòng)葉來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量的方法也存在節(jié)流損失。這些應(yīng)用降低了電廠的發(fā)電效率。從提高效率的角度出發(fā)，如果能避免小汽輪機(jī)的節(jié)流損失，同時(shí)小汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速可調(diào)以適應(yīng)負(fù)荷變化，則能提高機(jī)組效率。

為避免小汽輪機(jī)進(jìn)汽閥的節(jié)流損失，必須找到一種使進(jìn)汽閥大部分運(yùn)行時(shí)間全開(kāi)或保持較大開(kāi)度的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種小汽輪機(jī)帶發(fā)電機(jī)的技術(shù)方案。通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)出力來(lái)控制小汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速，使小汽輪機(jī)進(jìn)汽閥保持較大開(kāi)度或全開(kāi)，減少節(jié)流損失。同時(shí)能充分利用小汽輪機(jī)的出力，通過(guò)發(fā)電機(jī)向廠用電網(wǎng)供電，減小廠用電率，提高電廠的售電收益。

為了達(dá)到上述目的，提供一種基于異步電機(jī)全功率變流器調(diào)速的回?zé)嵝∑啓C(jī)控制系統(tǒng)，包括全功率變流器、異步發(fā)電機(jī)、小汽輪機(jī)和控制器，所述異步發(fā)電機(jī)與小汽輪機(jī)相連以匹配轉(zhuǎn)速參數(shù)，所述異步發(fā)電機(jī)與全功率變流器連接進(jìn)行電壓電流等級(jí)匹配；所述的全功率變流器與電網(wǎng)相連進(jìn)行電壓等級(jí)匹配，異步發(fā)電機(jī)通過(guò)全功率變流器進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制和將多余小汽輪機(jī)功率發(fā)電上網(wǎng)，所述控制器通過(guò)控制全功率變流器從而控制異步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制。

還包括給水泵，所述給水泵、小汽輪機(jī)、異步發(fā)電機(jī)同軸相連，通過(guò)控制異步發(fā)電機(jī)的輸出，從而控制所述小汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而控制所述給水泵的轉(zhuǎn)速。

所述小汽輪機(jī)設(shè)有進(jìn)氣管道，所述進(jìn)氣管道上設(shè)有調(diào)節(jié)閥。

所述給水泵和異步發(fā)電機(jī)分別與所述小汽輪機(jī)兩側(cè)的軸端相連。

設(shè)置的全功率變流器具有調(diào)節(jié)電機(jī)功率的作用。

進(jìn)一步地，所述的全功率變流器包括兩個(gè)電壓源型變流器，分別為網(wǎng)側(cè)變流器和機(jī)側(cè)變流器，兩者通過(guò)共用直流側(cè)電容形成背靠背結(jié)構(gòu)。

全功率變流器由兩個(gè)背靠背的共用直流側(cè)的電壓源型變流器組成，機(jī)側(cè)變流器實(shí)現(xiàn)異步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制，并進(jìn)行異步發(fā)電機(jī)和變流器直流側(cè)的能量轉(zhuǎn)動(dòng)，網(wǎng)側(cè)變流器實(shí)現(xiàn)直流側(cè)電壓的穩(wěn)定，并實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)和變流器直流側(cè)之間的能量傳動(dòng)，如此全功率變流器即可實(shí)現(xiàn)異步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制，同時(shí)實(shí)現(xiàn)多余功率的發(fā)電上網(wǎng)。

保證了多余功率發(fā)電上網(wǎng)的技術(shù)難題后，小汽輪機(jī)的進(jìn)氣閥可以保持較大開(kāi)度或全開(kāi)，減少近期的節(jié)流損失，保證機(jī)組全負(fù)荷范圍內(nèi)BEST小計(jì)的工作效率，提高機(jī)組發(fā)電效率和上網(wǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

所述的異步發(fā)電機(jī)與小汽輪機(jī)同軸連接或所述的異步發(fā)電機(jī)與小汽輪機(jī)通過(guò)齒輪箱連接。其主要目的是為了匹配轉(zhuǎn)速參數(shù)。

所述的異步發(fā)電機(jī)與全功率變流器直接連接或配置有變壓器。其目的是為了進(jìn)行電壓電流等級(jí)匹配。

所述全功率變流器與電網(wǎng)通過(guò)平波電抗器相連或所述的全功率變流器與電網(wǎng)間配置有變壓器。其目的是為了實(shí)現(xiàn)電壓電流等級(jí)匹配。

不調(diào)節(jié)小汽輪機(jī)進(jìn)氣閥開(kāi)度的情況下，BEST小機(jī)系統(tǒng)可以控制的部分只有全功率變流器，分為網(wǎng)側(cè)變流器和機(jī)側(cè)變流器，兩個(gè)變流器分別通過(guò)兩種控制器進(jìn)行控制。

優(yōu)選的，所述的控制器包括網(wǎng)側(cè)變流器控制器，所述網(wǎng)側(cè)變流器控制器包括：

電流采集模塊，用于采集全功率變流器交流側(cè)電流i_a、i_b、i_c；

電壓采集模塊，用于采集全功率變流器直流側(cè)電壓ν_dc；

電壓閉環(huán)控制模塊，所述電壓采集模塊輸出端接入電壓閉環(huán)控制模塊的輸入端，用于將給定電壓ν_dc^*和實(shí)測(cè)電壓ν_dc之差轉(zhuǎn)化成d軸電流分量指令i_rd^*；

Clarke變換模塊和Park變換模塊，所述的電流采集模塊的輸出端接入Clarke變換模塊的輸入端，Clarke變換模塊的輸出端接入Park模塊的輸入端，用于將交流電流i_a、i_b、i_c變換為d-q坐標(biāo)下的值i_rd和i_rq；

電流閉環(huán)控制模塊，所述的電流閉環(huán)控制模塊包括d軸電流閉環(huán)控制模塊、q軸電流閉環(huán)控制模塊，所述電壓閉環(huán)控制模塊的輸出指令i_rd^*接入d軸電流閉環(huán)控制模塊的輸入端，用于將d軸電流分量指令i_rd^*與實(shí)際i_rd的差轉(zhuǎn)化為d軸電壓指令ν_d，并將q軸電流分量指令i_rq^*與實(shí)際i_rq的差轉(zhuǎn)化為q軸電壓指令ν_q；

Park逆變換模塊，用于將電壓指令ν_d和ν_q轉(zhuǎn)化為靜止坐標(biāo)系下的兩相電壓；

SVPWM模塊，所述的Park逆變換器的輸出端接入SVPWM模塊的輸入端，所述的SVPWM模塊的輸出端接入網(wǎng)側(cè)變流器。

網(wǎng)側(cè)變流器可以采用定直流側(cè)電壓控制，保證直流側(cè)電壓的穩(wěn)定。從異步發(fā)電機(jī)傳輸來(lái)的有功功率如果不及時(shí)消納，將造成直流側(cè)電壓的突升，影響器件的安全運(yùn)行。

i_rd和i_rq為網(wǎng)側(cè)電流i_a，i_b和i_c在d-q坐標(biāo)系下的值，ν_d和ν_q為變流器輸出電壓ν_a，ν_b和ν_c在d-q坐標(biāo)系下的值；ω₁為d-q同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的角頻率。取d軸為網(wǎng)側(cè)電壓矢量的方向，q軸為逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°。

網(wǎng)側(cè)變流器VSC1的控制策：外環(huán)為直流側(cè)電壓環(huán)，穩(wěn)定直流側(cè)電壓和進(jìn)行功率傳輸，內(nèi)環(huán)為電流環(huán)，保證網(wǎng)側(cè)電流與實(shí)際指令相符，實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)控制。

優(yōu)選的，所述控制器包括機(jī)側(cè)變流器控制器，所述機(jī)側(cè)變流器控制器包括：

電流采集模塊，用于采集電機(jī)定子電流i_A、i_B、i_C；

轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊，用于測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)速ω_m；

Clarke變換模塊和Park變換模塊，所述的電流采集模塊的輸出端接入Clarke變換模塊的輸入端，Clarke變換模塊的輸出端接入Park模塊的輸入端，用于將電流i_A、i_B、i_C變換為M-T坐標(biāo)下的值M軸分量i_sm和T軸分量i_st；

磁鏈位置觀測(cè)模塊，所述的Park變換模塊的輸出端和轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊的輸出端接入磁鏈位置觀測(cè)模塊的輸入端，所述的磁鏈位置觀測(cè)模塊輸出轉(zhuǎn)子磁鏈φ_r；

轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制模塊，所述轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊的輸出端接入轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制模塊的輸入端，用于將給定轉(zhuǎn)速ω_m^*和實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速ω_m之差轉(zhuǎn)化成轉(zhuǎn)矩參考指令T_e^*，并通過(guò)磁鏈位置觀測(cè)模塊輸出的磁鏈φ_r解耦得到定子電流的T軸分量指令i_st^*；

磁鏈閉環(huán)控制模塊，磁鏈位置觀測(cè)模塊的輸出端接入磁鏈閉環(huán)控制模塊，用于將給定轉(zhuǎn)子磁鏈φ_r^*與磁鏈位置觀測(cè)模塊輸出的轉(zhuǎn)子磁鏈φ_r的差轉(zhuǎn)化成M軸分量指令i_sm^*；

電流閉環(huán)控制模塊，所述的電流閉環(huán)控制模塊包括M軸電流閉環(huán)控制模塊、T軸電流閉環(huán)控制模塊，用于將M軸電流分量指令i_sm^*與實(shí)際i_sm的差轉(zhuǎn)化為M軸電壓指令u_sm^*，并將T軸電流分量指令i_st^*與實(shí)際i_st的差轉(zhuǎn)化為T(mén)軸電壓指令u_st^*；

Park逆變換模塊，用于將電壓指令u_st^*和u_sm^*轉(zhuǎn)化為電壓u_sα和u_sβ；

SVPWM模塊，所述的Park逆變換器的輸出端接入SVPWM模塊的輸入端，所述的SVPWM模塊的輸出端接入機(jī)側(cè)變流器。

取d軸為轉(zhuǎn)子總磁鏈?zhǔn)噶康姆较?，定義為M軸，q軸為逆時(shí)針轉(zhuǎn)90°，稱(chēng)之為T(mén)軸。

機(jī)側(cè)變流器的控制策略為外環(huán)采用轉(zhuǎn)速閉環(huán)加磁鏈閉環(huán)的雙閉環(huán)策略，內(nèi)環(huán)采用定子電流M軸分量閉環(huán)控制和定子電流T軸分量閉環(huán)控制的控制策略。

通過(guò)對(duì)網(wǎng)側(cè)變流器和機(jī)側(cè)變流器的控制，異步發(fā)電機(jī)可以工作在電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，也可以工作在發(fā)電機(jī)狀態(tài)。在機(jī)組啟動(dòng)階段，回?zé)嵝∑麢C(jī)汽源尚未滿足條件，而給水泵或風(fēng)機(jī)需要帶負(fù)荷運(yùn)行。此時(shí)，異步發(fā)電機(jī)可以工作在電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，由網(wǎng)側(cè)變流器實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定直流側(cè)電壓，機(jī)側(cè)變流器實(shí)現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制，由電網(wǎng)的供電來(lái)驅(qū)動(dòng)給水泵或風(fēng)機(jī)帶負(fù)荷運(yùn)行。在機(jī)組正常運(yùn)行階段，回?zé)嵝∑麢C(jī)進(jìn)汽閥全開(kāi)，小汽輪機(jī)的多余功率需要發(fā)電上網(wǎng)。此時(shí)，異步發(fā)電機(jī)工作在發(fā)電機(jī)狀態(tài)，機(jī)側(cè)變流器實(shí)現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制，以滿足負(fù)荷需求，網(wǎng)側(cè)變流器穩(wěn)定直流側(cè)電壓，將多余的功率發(fā)電上網(wǎng)。采用異步發(fā)電機(jī)加全功率變流器的技術(shù)方案，通過(guò)合適的控制策略，可以實(shí)現(xiàn)回?zé)嵝∑麢C(jī)和電網(wǎng)之間的能量雙向流動(dòng)，滿足回?zé)嵝∑麢C(jī)轉(zhuǎn)速可控的需求，同時(shí)符合發(fā)電機(jī)組啟停和正常運(yùn)行工況的特點(diǎn)。

更優(yōu)的實(shí)施方式為，

所述的控制器包括網(wǎng)側(cè)變流器控制器和機(jī)側(cè)變流器控制器，所述網(wǎng)側(cè)變流器控制器包括：

網(wǎng)側(cè)電流采集模塊，用于采集全功率變流器交流側(cè)電流i_a、i_b、i_c；

網(wǎng)側(cè)電壓采集模塊，用于采集全功率變流器直流側(cè)電壓ν_dc；

網(wǎng)側(cè)電壓閉環(huán)控制模塊，所述網(wǎng)側(cè)電壓采集模塊輸出端接入電壓閉環(huán)控制模塊的輸入端，用于將給定電壓ν_dc^*和實(shí)測(cè)電壓ν_dc之差轉(zhuǎn)化成d軸電流分量指令i_rd^*；

網(wǎng)側(cè)Clarke變換模塊和機(jī)側(cè)Park變換模塊，所述的網(wǎng)側(cè)電流采集模塊的輸出端接入Clarke變換模塊的輸入端，Clarke變換模塊的輸出端接入Park模塊的輸入端，用于將交流電流i_a、i_b、i_c變換為d-q坐標(biāo)下的值i_rd和i_rq；

網(wǎng)側(cè)電流閉環(huán)控制模塊，所述的電流閉環(huán)控制模塊包括d軸電流閉環(huán)控制模塊、q軸電流閉環(huán)控制模塊，所述電壓閉環(huán)控制模塊的輸出指令i_rd^*接入d軸電流閉環(huán)控制模塊的輸入端，用于將d軸電流分量指令i_rd^*與實(shí)際i_rd的差轉(zhuǎn)化為d軸電壓指令ν_d，并將q軸電流分量指令i_rq^*與實(shí)際i_rq的差轉(zhuǎn)化為q軸電壓指令ν_q；

網(wǎng)側(cè)Park逆變換模塊，用于將電壓指令ν_d和ν_q轉(zhuǎn)化為靜止坐標(biāo)系下的兩相電壓；

網(wǎng)側(cè)SVPWM模塊，所述的網(wǎng)側(cè)Park逆變換器的輸出端接入SVPWM模塊的輸入端，所述的網(wǎng)側(cè)SVPWM模塊的輸出端接入網(wǎng)側(cè)變流器；和所述機(jī)側(cè)變流器控制器包括：

機(jī)側(cè)電流采集模塊，用于采集電機(jī)定子電流i_A、i_B、i_C；

機(jī)側(cè)轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊，用于測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)速ω_m；

機(jī)側(cè)Clarke變換模塊和機(jī)側(cè)Park變換模塊，所述的機(jī)側(cè)電流采集模塊的輸出端接入Clarke變換模塊的輸入端，Clarke變換模塊的輸出端接入Park模塊的輸入端，用于將電流i_A、i_B、i_C變換為M-T坐標(biāo)下的值M軸分量i_sm和T軸分量i_st；

磁鏈位置觀測(cè)模塊，所述的Park變換模塊的輸出端和轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊的輸出端接入磁鏈位置觀測(cè)模塊的輸入端，所述的磁鏈位置觀測(cè)模塊輸出轉(zhuǎn)子磁鏈φ_r；

轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制模塊，所述轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊的輸出端接入轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制模塊的輸入端，用于將給定轉(zhuǎn)速ω_m^*和實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速ω_m之差轉(zhuǎn)化成轉(zhuǎn)矩參考指令T_e^*，并通過(guò)磁鏈位置觀測(cè)模塊輸出的磁鏈φ_r解耦得到定子電流的T軸分量指令i_st^*；

磁鏈閉環(huán)控制模塊，磁鏈位置觀測(cè)模塊的輸出端接入磁鏈閉環(huán)控制模塊，用于將給定轉(zhuǎn)子磁鏈φ_r^*與磁鏈位置觀測(cè)模塊輸出的轉(zhuǎn)子磁鏈φ_r的差轉(zhuǎn)化成M軸分量指令i_sm^*；

機(jī)側(cè)電流閉環(huán)控制模塊，所述的機(jī)側(cè)電流閉環(huán)控制模塊包括M軸電流閉環(huán)控制模塊、T軸電流閉環(huán)控制模塊，用于將M軸電流分量指令i_sm^*與實(shí)際i_sm的差轉(zhuǎn)化為M軸電壓指令u_sm^*，并將T軸電流分量指令i_st^*與實(shí)際i_st的差轉(zhuǎn)化為T(mén)軸電壓指令u_st^*；

機(jī)側(cè)Park逆變換模塊，用于將電壓指令u_st^*和u_sm^*轉(zhuǎn)化為電壓u_sα和u_sβ；

機(jī)側(cè)SVPWM模塊，所述的機(jī)側(cè)Park逆變換器的輸出端接入機(jī)側(cè)SVPWM模塊的輸入端，所述的機(jī)側(cè)SVPWM模塊的輸出端接入機(jī)側(cè)變流器。。

一種采用基于異步電機(jī)全功率變流器調(diào)速的回?zé)嵝∑啓C(jī)控制系統(tǒng)的控制方法，對(duì)設(shè)置在小汽輪機(jī)和電網(wǎng)之間的背靠背布置的全功率變流器分別采用以下控制策略：

對(duì)機(jī)側(cè)變流器的控制外環(huán)采用轉(zhuǎn)速閉環(huán)和磁鏈閉環(huán)的雙閉環(huán)控制策略；

對(duì)機(jī)側(cè)變流器的控制內(nèi)環(huán)采用定子電流M軸分量閉環(huán)控制和定子電流T軸分量閉環(huán)控制的控制策略；

對(duì)網(wǎng)側(cè)變流器的控制外環(huán)采用直流側(cè)電壓閉環(huán)控制策略；

對(duì)網(wǎng)側(cè)變流器的控制內(nèi)環(huán)采用網(wǎng)側(cè)電流d軸分量閉環(huán)控制和網(wǎng)側(cè)電流q軸分量閉環(huán)控制的控制策略。

優(yōu)選的，所述網(wǎng)側(cè)變流器控制包括以下步驟：

采集全功率變流器交流側(cè)電流i_a、i_b、i_c和變流器直流側(cè)電壓ν_dc；

交流側(cè)電流信號(hào)經(jīng)過(guò)Clarke變換和Park變換，將i_a、i_b、i_c變換為d-q坐標(biāo)下的值i_rd和i_rq；

將給定電壓ν_dc^*和實(shí)測(cè)電壓ν_dc之差轉(zhuǎn)化成d軸電流分量指令i_rd^*；

設(shè)定q軸電流分量質(zhì)量i_rq^*＝0；

將d軸電流分量指令i_rd^*與實(shí)際i_rd的差轉(zhuǎn)化為d軸電壓指令ν_d，將q軸電流分量指令i_rq^*與實(shí)際i_rq的差轉(zhuǎn)化為q軸電壓指令ν_q；

電壓指令ν_d和ν_q通過(guò)Park逆變換模塊轉(zhuǎn)化為兩相旋轉(zhuǎn)電壓并發(fā)送至SVPWM信號(hào)發(fā)生模塊，利用輸出的三組SVPWM信號(hào)驅(qū)動(dòng)電網(wǎng)側(cè)PWM變換器。

進(jìn)一步地，給定電壓ν_dc^*和實(shí)測(cè)電壓ν_dc的差通過(guò)PI調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)，得到i_rd^*，其方程為：其中k_p1為PI調(diào)節(jié)器的比例參數(shù)，k_i1為PI調(diào)節(jié)器的積分參數(shù)；

d軸電流分量指令i_rd^*與實(shí)際i_rd的差通過(guò)PI調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)，得到d軸電壓指令ν_d，其方程為：其中e_d和e_q為網(wǎng)側(cè)電壓e_a，e_b，e_c在d-q坐標(biāo)系下的值；ν_d和ν_q為變流器輸出電壓ν_a，ν_b和ν_c在d-q坐標(biāo)系下的值，ω₁為d-q同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的角頻率，L₁為平波電抗器的等效電感，其中k_p2為PI調(diào)節(jié)器的比例參數(shù)，k_i2為PI調(diào)節(jié)器的積分參數(shù)；

q軸電流分量指令i_rq^*與實(shí)際i_rq的差通過(guò)PI調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)，得到q軸電壓指令ν_q，其方程為：其中k_p3為PI調(diào)節(jié)器的比例參數(shù)，k_i3為PI調(diào)節(jié)器的積分參數(shù)。

優(yōu)選的，所述機(jī)側(cè)變流器控制包括以下步驟：

采集電機(jī)定子電流i_A、i_B、i_C和電機(jī)轉(zhuǎn)速ω_m；

電流信號(hào)經(jīng)過(guò)Clarke變換和Park變換，將i_A、i_B、i_C變換為M-T坐標(biāo)下M軸分量i_sm和T軸分量i_st；

M軸分量i_sm和T軸分量i_st和電機(jī)轉(zhuǎn)速ω_m通過(guò)磁鏈位置觀測(cè)模塊后輸出轉(zhuǎn)子磁鏈φ_r；

將給定轉(zhuǎn)速ω_m^*和實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速ω_m之差轉(zhuǎn)化成轉(zhuǎn)矩參考指令T_e^*，并通過(guò)磁鏈位置觀測(cè)模塊輸出的磁鏈φ_r解耦得到定子電流的T軸分量指令i_st^*；

將給定轉(zhuǎn)子磁鏈φ_r^*與磁鏈位置觀測(cè)模塊輸出的轉(zhuǎn)子磁鏈φ_r的差轉(zhuǎn)化成M軸分量指令i_sm^*；

將T軸電流分量指令i_st^*與實(shí)際i_st的差轉(zhuǎn)化為T(mén)軸電壓指令u_st^*，并將M軸電流分量指令i_sm^*與實(shí)際i_sm的差轉(zhuǎn)化為M軸電壓指令u_sm^*；

將電壓指令u_st^*和u_sm^*通過(guò)Park逆變換模塊轉(zhuǎn)化為電壓u_sα和u_sβ并發(fā)送至SVPWM信號(hào)發(fā)生模塊。

進(jìn)一步地，給定轉(zhuǎn)速ω_m^*和實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速ω_m之差通過(guò)轉(zhuǎn)速閉環(huán)的控制器ASR轉(zhuǎn)化成轉(zhuǎn)矩參考指令T_e^*,控制器ASR設(shè)計(jì)為：

其中k_ps為PI調(diào)節(jié)器的比例參數(shù)，k_is為PI調(diào)節(jié)器的積分參數(shù)；

定轉(zhuǎn)子磁鏈φ_r^*與磁鏈位置觀測(cè)模塊輸出的轉(zhuǎn)子磁鏈φ_r的差通過(guò)磁鏈閉環(huán)的控制器AφR轉(zhuǎn)化成M軸分量指令i_sm^*，磁鏈閉環(huán)的控制器AφR設(shè)計(jì)為：

其中k_pφ為PI調(diào)節(jié)器的比例參數(shù)，k_iφ為PI調(diào)節(jié)器的積分參數(shù)；

T軸電流分量指令i_st^*與實(shí)際i_st的差通過(guò)PI調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)化為T(mén)軸電壓指令u_st^*，方程為：其中k_p4為PI調(diào)節(jié)器的比例參數(shù)，k_i4為PI調(diào)節(jié)器的積分參數(shù)；

M軸電流分量指令i_sm^*與實(shí)際i_sm的差通過(guò)PI調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)化為M軸電壓指令u_sm^*，方程為：其中k_p5為PI調(diào)節(jié)器的比例參數(shù)，k_i5為PI調(diào)節(jié)器的積分參數(shù)。

回?zé)嵝∑麢C(jī)的技術(shù)難點(diǎn)在于避免小汽輪機(jī)節(jié)流損失的同時(shí)實(shí)現(xiàn)回?zé)嵝∑麢C(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)以滿足負(fù)荷需求，本實(shí)用新型提出了回?zé)嵝∑麢C(jī)帶異步發(fā)電機(jī)加全功率變流器技術(shù)方案的轉(zhuǎn)速控制方法，保護(hù)點(diǎn)為回?zé)嵝∑麢C(jī)的轉(zhuǎn)速控制方法，具體如下：回?zé)嵝∑麢C(jī)機(jī)側(cè)變流器實(shí)現(xiàn)回?zé)嵝∑麢C(jī)的轉(zhuǎn)速控制；回?zé)嵝∑麢C(jī)機(jī)側(cè)變流器的控制外環(huán)采用轉(zhuǎn)速閉環(huán)加磁鏈閉環(huán)的控制策略；回?zé)嵝∑麢C(jī)機(jī)側(cè)變流器的轉(zhuǎn)速閉環(huán)通過(guò)磁鏈觀測(cè)器實(shí)現(xiàn)與磁鏈閉環(huán)的解耦控制；回?zé)嵝∑麢C(jī)機(jī)側(cè)變流器的控制內(nèi)環(huán)采用定子電流M軸分量閉環(huán)控制和定子電流T軸分量閉環(huán)控制的控制策略；回?zé)嵝∑麢C(jī)網(wǎng)側(cè)變流器實(shí)現(xiàn)直流側(cè)電壓穩(wěn)定和多余功率發(fā)電上網(wǎng)的控制；回?zé)嵝∑麢C(jī)網(wǎng)側(cè)變流器采用單位功率因數(shù)控制；回?zé)嵝∑麢C(jī)網(wǎng)側(cè)變流器的控制外環(huán)采用直流側(cè)電壓閉環(huán)控制策略；回?zé)嵝∑麢C(jī)網(wǎng)側(cè)變流器的控制內(nèi)環(huán)采用網(wǎng)側(cè)電流d軸分量閉環(huán)控制和網(wǎng)側(cè)電流q軸分量閉環(huán)控制的控制策略。

本實(shí)用新型的有益效果為：回?zé)嵝∑麢C(jī)帶發(fā)電機(jī)的技術(shù)方案可以極大提高回?zé)嵯到y(tǒng)的熱效率，減少機(jī)組損耗。發(fā)電機(jī)發(fā)出的電量可以用來(lái)減小廠用電率，增加售電收益。尤其在高參數(shù)大容量機(jī)組中，回?zé)嵝∑麢C(jī)能發(fā)揮更大的效率，進(jìn)一步降低煤耗，符合國(guó)家節(jié)能減排戰(zhàn)略。本實(shí)用新型針對(duì)回?zé)嵝∑麢C(jī)帶異步發(fā)電機(jī)加全功率變流器的技術(shù)方案，提出適用于本系統(tǒng)的控制方法，使回?zé)嵝∑麢C(jī)能按設(shè)計(jì)需求運(yùn)行。小汽輪機(jī)進(jìn)汽閥可全開(kāi)或大開(kāi)度工作，降低節(jié)流損失；電網(wǎng)和回?zé)嵝∑麢C(jī)之間能量可雙向流動(dòng)，電網(wǎng)可以驅(qū)動(dòng)回?zé)嵝∑麢C(jī)帶泵或風(fēng)機(jī)運(yùn)行，回?zé)嵝∑麢C(jī)多余功率也可以發(fā)電上網(wǎng)；回?zé)嵝∑麢C(jī)轉(zhuǎn)速可調(diào)，滿足系統(tǒng)的變負(fù)荷需求。

應(yīng)理解，在本實(shí)用新型范圍內(nèi)中，本實(shí)用新型的上述各技術(shù)特征和在下文(如實(shí)施方式)中具體描述的各技術(shù)特征之間都可以互相組合，從而構(gòu)成新的或優(yōu)選的技術(shù)方案。限于篇幅，在此不再一一累述。

附圖說(shuō)明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中回?zé)嵝∑啓C(jī)帶給水泵運(yùn)行配置圖；

圖2是現(xiàn)有技術(shù)中回?zé)嵝∑啓C(jī)轉(zhuǎn)速控制框圖；

圖3是回?zé)嵝∑麢C(jī)配置方案；

圖4是全功率變流器簡(jiǎn)化模型；

圖5為網(wǎng)側(cè)變流器VSC1的控制策略圖；

圖6三相異步發(fā)電機(jī)的物理模型；

圖7磁鏈觀測(cè)器的示意圖；

圖8為機(jī)側(cè)變流器VSC2的控制策略圖。

其中：

1’-小汽輪機(jī) 2’-給水泵 3’-調(diào)節(jié)閥

1-小汽輪機(jī) 2-給水泵 3-調(diào)節(jié)閥

4-異步發(fā)電機(jī) 5-全功率變流器

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，以便更清楚理解本實(shí)用新型的目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)理解的是，附圖所示的實(shí)施例并不是對(duì)本實(shí)用新型范圍的限制，而只是為了說(shuō)明本實(shí)用新型技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)精神。

回?zé)嵝∑麢C(jī)帶發(fā)電機(jī)的技術(shù)方案由華東院提出，代表著世界領(lǐng)先的抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)方案，應(yīng)用在超臨界、超超臨界機(jī)組尤其是最新提出的35MPa/610～615℃/630℃/630℃參數(shù)等級(jí)機(jī)組中，能極大地提高機(jī)組的發(fā)電效率，使我國(guó)二次再熱燃煤發(fā)電技術(shù)取得新的突破。

回?zé)嵝∑麢C(jī)發(fā)電有多種配置方案，本實(shí)用新型針對(duì)的回?zé)嵝∑麢C(jī)1為帶異步發(fā)電機(jī)4加全功率變流器5的技術(shù)方案。其配置方案如圖3。小汽輪機(jī)1、給水泵2、異步發(fā)電機(jī)4同軸相連。異步發(fā)電機(jī)4與小汽輪機(jī)1同軸連接，或通過(guò)齒輪箱與小汽輪機(jī)1連接以匹配轉(zhuǎn)速參數(shù)。異步發(fā)電機(jī)4通過(guò)全功率變流器進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制和將多余小汽輪機(jī)功率發(fā)電上網(wǎng)。異步發(fā)電機(jī)4和全功率變流器5之間直接連接或通過(guò)配置變壓器進(jìn)行電壓電流等級(jí)匹配，全功率變流器5與電網(wǎng)通過(guò)平波電抗器相連或配置變壓器進(jìn)行電壓等級(jí)匹配。小汽輪機(jī)設(shè)置進(jìn)氣管道，所述進(jìn)氣管道上設(shè)有調(diào)節(jié)閥3。全功率變流器5由兩個(gè)背靠背的共用直流側(cè)的電壓源型變流器組成，機(jī)側(cè)變流器實(shí)現(xiàn)異步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制，并進(jìn)行異步發(fā)電機(jī)和變流器直流側(cè)之間的能量傳動(dòng)；網(wǎng)側(cè)變流器實(shí)現(xiàn)直流側(cè)電壓的穩(wěn)定，并進(jìn)行電網(wǎng)和變流器直流側(cè)之間的能量傳動(dòng)。如此，全功率變流器即可以實(shí)現(xiàn)異步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制，同時(shí)實(shí)現(xiàn)多余功率的發(fā)電上網(wǎng)。

小汽輪機(jī)1的進(jìn)氣口與進(jìn)氣管道連接，進(jìn)氣管道的蒸汽來(lái)自發(fā)電機(jī)組熱力系統(tǒng)的高壓蒸汽，小汽輪機(jī)的排氣口與排氣管道連接，排氣管道與低溫?zé)嵩醇訜崞骰驘峤粨Q器連接。在進(jìn)氣管道處安裝調(diào)節(jié)閥，用于調(diào)節(jié)高壓蒸汽的通氣量。給水泵位于背壓式小汽輪機(jī)一側(cè)的軸端，給水泵與小汽輪機(jī)同軸連接，給水泵的輸入端與小汽輪機(jī)一側(cè)的軸端相連。異步發(fā)電機(jī)位于背壓小汽輪機(jī)另一端的軸端。

保證了多余功率發(fā)電上網(wǎng)的技術(shù)難題后，小汽輪機(jī)的進(jìn)汽閥可以保持較大開(kāi)度或全開(kāi)，減少進(jìn)汽的節(jié)流損失，保證機(jī)組全負(fù)荷范圍內(nèi)回?zé)嵝∑麢C(jī)的工作效率，提高機(jī)組發(fā)電效率和上網(wǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

在不調(diào)節(jié)小汽輪機(jī)進(jìn)汽閥開(kāi)度的情況下，回?zé)嵝∑麢C(jī)系統(tǒng)可以控制的部分只有全功率變流器，分為網(wǎng)側(cè)變流器VSC1和機(jī)側(cè)變流器VSC2。

網(wǎng)側(cè)變流器VSC1可以采用定直流側(cè)電壓控制，保證直流側(cè)電壓的穩(wěn)定。從異步發(fā)電機(jī)傳輸過(guò)來(lái)的有功功率如果不及時(shí)消納，將造成直流側(cè)電壓的突升，影響器件的安全運(yùn)行。網(wǎng)側(cè)變流器的模型如圖4所示。電網(wǎng)等效為一個(gè)三相交流電壓源e_a，e_b，e_c，平波電抗器和變流器開(kāi)關(guān)損耗等效為電感L₁和電阻R₁，變流器交流側(cè)為脈寬調(diào)制電壓，直流側(cè)電容C提供電壓支撐和減小電壓紋波。

網(wǎng)側(cè)變流器VSC1在abc三相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型經(jīng)過(guò)Clarke變換和Park變換為d-q兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型為

式中，i_rd和i_rq為網(wǎng)側(cè)電流i_a，i_b和i_c在d-q坐標(biāo)系下的值；e_d和e_q為網(wǎng)側(cè)電壓e_a，e_b，e_c在d-q坐標(biāo)系下的值；ν_d和ν_q為變流器輸出電壓ν_a，ν_b和ν_c在d-q坐標(biāo)系下的值；ω₁為d-q同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的角頻率。取d軸為網(wǎng)側(cè)電壓矢量的方向，q軸為逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°，則

設(shè)定期望的無(wú)功電流使網(wǎng)側(cè)變流器的功率因數(shù)為1。忽略變流器開(kāi)關(guān)的功率損耗，則直流側(cè)傳輸?shù)墓β时硎緸?/p>

式2可以發(fā)現(xiàn)，電流有功分量i_rd的大小反應(yīng)了進(jìn)入直流側(cè)功率的大小，網(wǎng)側(cè)變流器的直流側(cè)電壓外環(huán)可以設(shè)計(jì)為

其中，k_p1為PI調(diào)節(jié)器的比例參數(shù)，k_i1為PI調(diào)節(jié)器的積分參數(shù)。

式1可以發(fā)現(xiàn)網(wǎng)側(cè)電流d軸分量和q軸分量相互耦合，需要在閉環(huán)中對(duì)其解耦，電流內(nèi)環(huán)的控制器可以設(shè)計(jì)為

其中，k_p2為PI調(diào)節(jié)器的比例參數(shù)，k_i2為PI調(diào)節(jié)器的積分參數(shù)。

網(wǎng)側(cè)變流器VSC1的控制策略如圖5所示，外環(huán)為直流側(cè)電壓環(huán)，穩(wěn)定直流側(cè)電壓和進(jìn)行功率傳輸，內(nèi)環(huán)為電流環(huán)，保證網(wǎng)側(cè)電流與實(shí)際指令相符，實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)控制。

完成網(wǎng)側(cè)變流器的控制后，需要對(duì)機(jī)側(cè)變流器進(jìn)行控制設(shè)計(jì)，其拖動(dòng)的為異步發(fā)電機(jī)。異步發(fā)電機(jī)經(jīng)過(guò)合理假設(shè)和等效后，模型如圖6。

異步發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型由下述電壓方程、磁鏈方程、轉(zhuǎn)矩方程和運(yùn)動(dòng)方程組成。

電壓方程：

式中u_A，u_B，u_C，u_a，u_b，u_c為定子和轉(zhuǎn)子相電壓的瞬時(shí)值；i_A，i_B，i_C，i_a',i_b',i_c'為定子和轉(zhuǎn)子相電流的瞬時(shí)值；φ_A，φ_B，φ_C，φ_a，φ_b，φ_c為各相繞組的全磁鏈；R_s，R_r為定子和轉(zhuǎn)子的繞組電阻，p為微分算子。

磁鏈方程：

或?qū)懗搔罚絃i。式中，L是6×6電感矩陣，其中對(duì)角元素L_AA，L_BB，L_CC，L_aa，L_bb，L_cc是各繞組的自感，其余為繞組間的互感。

轉(zhuǎn)矩方程：

T_e＝n_pL_ms[(i_Ai_a'+i_Bi_b'+i_Ci_c')sinθ+(i_Ai_b'+i_Bi_c'+i_Ci_a')sin(θ+120°)+(i_Ai_c'+i_Bi_a'+i_Ci_b')sin(θ-120°)]

(8)

其中T_e是電磁轉(zhuǎn)矩，n_p是定子極對(duì)數(shù)，L_ms是定子互感。

運(yùn)動(dòng)方程：

其中T_L是負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩，J是回?zé)嵝∑麢C(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。

將上述三相靜止坐標(biāo)系中的變量放在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中進(jìn)行數(shù)學(xué)分析。取d軸為轉(zhuǎn)子總磁鏈?zhǔn)噶康姆较颍x為M軸，q軸為逆時(shí)針轉(zhuǎn)90°，稱(chēng)之為T(mén)軸?？梢缘玫疆惒桨l(fā)電機(jī)在MT兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型。

電壓方程：

式中，u_sm，u_st，u_rm，u_rt為MT坐標(biāo)系下的定子電壓和轉(zhuǎn)子電壓，由于異步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)部短路，u_rm＝u_rt＝0；i_sm，i_st，i_rm，i_rt為MT坐標(biāo)系下的定子電流和轉(zhuǎn)子電流；L_m是MT坐標(biāo)系下同軸等效繞組間的互感，L_s是MT坐標(biāo)系下定子等效繞組的自感，L_r是MT坐標(biāo)系下轉(zhuǎn)子等效繞組的自感；ω_1'是定子同步角速度，ω_s為轉(zhuǎn)差。

磁鏈方程：

由于采用轉(zhuǎn)子全磁鏈定向，所以轉(zhuǎn)子磁鏈的T軸分量φ_rt為0，φ_rm＝φ_r。

電磁轉(zhuǎn)矩方程：

轉(zhuǎn)子磁鏈的計(jì)算模塊為：

式中，T_r為轉(zhuǎn)子電磁時(shí)間常數(shù)，T_r＝L_r/R_r。

轉(zhuǎn)速計(jì)算模塊為：

式中，ω為轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，且與轉(zhuǎn)子機(jī)械轉(zhuǎn)速ω_m存在關(guān)系ω＝n_pω_m。

由式(13)可知，轉(zhuǎn)子的磁鏈只與定子電流的M軸分量有關(guān)，實(shí)現(xiàn)了解耦；式(12)可知，電磁轉(zhuǎn)矩與定子電流的T軸分量有關(guān)，也與轉(zhuǎn)子磁鏈有關(guān)，仍然是耦合的。為實(shí)現(xiàn)解耦，消除轉(zhuǎn)子磁鏈φ_r對(duì)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速ω的影響，需要觀測(cè)轉(zhuǎn)子磁鏈，這可以通過(guò)磁鏈觀測(cè)器實(shí)現(xiàn)，如圖7。

磁鏈能觀，則可以將磁鏈控制和轉(zhuǎn)速控制看做兩個(gè)獨(dú)立的線性系統(tǒng)。外環(huán)設(shè)轉(zhuǎn)速閉環(huán)和磁鏈閉環(huán)。

轉(zhuǎn)速閉環(huán)的控制器ASR設(shè)計(jì)為：

磁鏈閉環(huán)的控制器AφR設(shè)計(jì)為：

式(15)通過(guò)解耦可以得到定子電流的T軸分量指令i_st^*，式(16)可以得到定子電流的M軸分量指令i_sm^*。設(shè)計(jì)電流內(nèi)環(huán)以保證定子電流對(duì)指令的相應(yīng)，分別設(shè)計(jì)定子電流T軸分量i_st控制閉環(huán)和M軸分量i_sm控制閉環(huán):

機(jī)側(cè)變流器VSC2拖動(dòng)異步發(fā)電機(jī)的控制策略如圖8。

通過(guò)對(duì)VSC1和VSC2的控制，異步發(fā)電機(jī)可以工作在電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，也可以工作在發(fā)電機(jī)狀態(tài)。在機(jī)組啟動(dòng)階段，回?zé)嵝∑麢C(jī)汽源尚未滿足條件，而給水泵或風(fēng)機(jī)需要帶負(fù)荷運(yùn)行。此時(shí)，異步發(fā)電機(jī)可以工作在電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，由VSC1實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定直流側(cè)電壓，VSC2實(shí)現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制，由電網(wǎng)的供電來(lái)驅(qū)動(dòng)給水泵或風(fēng)機(jī)帶負(fù)荷運(yùn)行。在機(jī)組正常運(yùn)行階段，回?zé)嵝∑麢C(jī)進(jìn)汽閥全開(kāi)，小汽輪機(jī)的多余功率需要發(fā)電上網(wǎng)。此時(shí)，異步發(fā)電機(jī)工作在發(fā)電機(jī)狀態(tài)，VSC2實(shí)現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制，以滿足負(fù)荷需求，VSC1穩(wěn)定直流側(cè)電壓，將多余的功率發(fā)電上網(wǎng)。采用異步發(fā)電機(jī)加全功率變流器的技術(shù)方案，通過(guò)合適的控制策略，可以實(shí)現(xiàn)回?zé)嵝∑麢C(jī)和電網(wǎng)之間的能量雙向流動(dòng)，滿足回?zé)嵝∑麢C(jī)轉(zhuǎn)速可控的需求，同時(shí)符合發(fā)電機(jī)組啟停和正常運(yùn)行工況的特點(diǎn)。

以上已詳細(xì)描述了本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，但應(yīng)理解到，在閱讀了解本實(shí)用新型的上述講授內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本實(shí)用新型作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。