可变速抽蓄机组黑启动交流励磁设备及其控制研究

闫 伟，石祥建，施一峰，吴 龙，谢 欢，刘为群，钟高跃

(1.南京南瑞继保电气有限公司，江苏 南京 211102；2.国网冀北电力有限公司电力科学研究院，北京 100045)

0 引 言

交流励磁可变速抽水蓄能机组，转子励磁绕组为三相对称绕组，采用交流励磁方式，励磁电压的频率、幅值、相位及相序均为可调，机械转速与电网频率柔性连接[1-2]。交流励磁可变速抽水蓄能机组，通过变机械转速运行，在发电和抽水两种工况下都能获得较高的效率，提高机组对水头变化的适应能力，同时避开机组运行的不稳定区；交流励磁可变速抽蓄机组有功和无功解耦控制、深度进相能力及功角与转子位置解耦的特性，使其具有良好的电力系统稳定支撑能力；水泵工况下通过改变可变速机组转速可快速调节吸收的有功功率，从而突破抽蓄机组水泵工况下只能“开机-满负荷-停机”的运行束缚，提高电网对系统频率的控制能力参与电网的调频[3-7]。

我国在运行的抽水蓄能电站机组都为定速机组，定速机组的黑启动励磁设备及其控制技术已成熟。交流励磁可变速机组在国内尚无应用，对其黑启动交流励磁设备及其控制技术研究较少。一般黑启动要完成2个任务[8-11]：对内要恢复提供厂用电的发电机母线电压，对外要配合调度恢复电网运行。本文主要讨论的范围限于发电机母线电压。

1 变速机组黑启动交流励磁装置

可变速机组的交流励磁设备采用过交-直-交、交-交拓扑结构，交-交结构的交流励磁设备因其谐波含量高、无功消耗大、输出频率受限等因素，在日本早期的变速机组中有使用，后来建设的变速机组都采用电压源型交-直-交拓扑[12-13]。……