Page 113 - 2023年第54卷第1期

３
Ｔ＝ ｎＬ（ｉｉ－ ｉｉ） （６）
ｓｄ ｒｑ
ｐ ｍ
ｓｑ ｒｄ
ｅ
２
式中 ｎ为磁极对数。
ｐ
（ ４）运动方程 ［１４］
Ｊ ｄ ω ω ｒ
＝ Ｔ － Ｔ－ Ｄ ω （７）
ｎ ｄｔ ｍ ｅ ω ｒ
ｐ
式中：Ｊ为转动惯量；Ｔ 为机械转矩；Ｄ为阻尼系数。
ｍ
基于两相 ｄ － ｑ坐标体系下双馈异步电机定子端输出有功功率 Ｐ和无功功率 Ｑ的计算表达式为 ［１５］ ：
ｓ
ｓ
３ ３
Ｐ＝ （ｕ ｉ＋ ｕ ｉ），Ｑ ＝ （ｕ ｉ－ ｕ ｉ） （８）
ｓｄ ｓｄ
ｓ
ｓｄ ｓｑ
ｓｑ ｓｄ
ｓｑ ｓｑ
ｓ
２ ２
转子侧变流器控制系统的控制策略为外环功率控制系统（图 ６（ａ））输出的转子电流参考值输入到
内环电流控制系统并将电流信号转化为转子侧电压的 ｄ、ｑ轴分量（图 ６（ｂ）（ｃ）），进而调整定子侧有
分别为电机转子角频率和电网电压角频率）。
功和无功比例以改变机组功率（其中 ω ２ 、ω ｇ

图 ６ 转子侧变流器内、外环控制系统

网侧变流器的控制策略为电压参考值 Ｕ 与反馈电压 Ｕ 作差后经 ＰＩ控制器得到电流参考值 ｉ ，
ｄ
ｇｄｒｅｆ
ｄｒｅｆ
ｉ 与反馈电流 ｉ作差后通过 ＰＩ控制器得到输出电压并与扰动补偿项作差得到电压参考值 Ｕ ，结果
ｇｄｒｅｆ ｇｄ ｇｄｒｅｆ
输入到空间矢量脉宽调制（ＳＶＰＷＭ）最终实现对网侧变流器的控制。网侧变流器的矢量控制系统如图 ７
所示：
水轮机调速器采用 ＰＩ型控制调节，由 ＰＩ控制器与执行机构（液压随动系统）构成，可用下述微分
方程描述：
ｄ Δ ｙ ｄ Δω ｒ
（ １ ＋ ｂＫ ） ＋ ｂＫ Δ ｙ ＝－ Ｋ － Ｋ Δω ｒ （９）
ｐ ｐ２ ｐ ｉ２ ｐ２ ｉ２
ｄｔ ｄｔ
为转速的相对偏差值；
ｐ２
ｉ２
ｐ
式中：Ｋ 、Ｋ 分别为 ＰＩＤ调速器的比例和积分系数；ｂ为永态转差系数；Δω ｒ
Δ ｙ为导叶开度的相对偏差值。
２．３ 一管双机定－ 变速机组整体仿真模型 将以上各子系统转换为 ＭＡＴＬＡＢ?Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中的 Ｓ函数，经
模块化组合得到一管双机定－ 变速机组的整体精细化仿真模型如图 ８所示，其中引水系统的输入为两
机组的转速 Ｗ 与导叶开度 ｙ，通过特征线法输出转矩 Ｔ ，调速器的输入为机械转矩 Ｔ 与电磁转矩 Ｔ，
ｒ ｍ ｍ ｅ
进而控制机组的转速 Ｗ（定速机组时为常数）和导叶开度 ｙ，下标 １、２代表一管双机布置时机组编号，
ｒ
机组输出的电能与电力系统模块连接并入电网，替换相应定变速机组模块即可实现定速－ 定速、定速－
变速、变速－ 变速三种不同布置形式的模拟。

３ 结果与分析

３．１ 仿真工况与参数 本文选取某实际抽水蓄能电站为参照，其结构简图如图 ９所示，表 １为整体模
型的各参数取值。

８
— １ ０ —