【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及大型可變速抽水蓄能機組控制仿真，更具體地說，涉及一種大型可變速抽水蓄能機組交流勵磁控制系統aecs(ac?excitation?control?system)半實物仿真模型。
技術介紹
1、可變速抽水蓄能機組是新能源消納的重要設備，具備經濟性高、容量大、功率調節范圍寬和速度快的特點。在大規模可再生能源接入電網的背景下，可變速抽水蓄能機組能承擔調峰填谷、調頻等任務，助力清潔能源消納，維持電網頻率穩定和提高電網安全水平。
2、常規抽水蓄能電站由于機組采用定速運行，存在功率不能靈活調節、水輪機效率低、氣蝕增大、磨損和振動增加等諸多問題。為了解決以上問題，可變速抽水蓄能機組及其控制技術應運而生，與常規定速抽水蓄能機組相比，可變速抽水蓄能機組主要由發電電動機、交流勵磁變流器及控制系統、調速器及控制系統、協調控制系統和可逆式水輪機組成。交流勵磁變流器及控制系統作為可變速抽水蓄能機組的關鍵設備，不僅可以實現機組變速恒頻、有功無功毫秒級解耦控制，還能調節水泵工況輸入功率以及改善水輪機工況的運行性能。基于可變速抽水蓄能機組上述優點，國內外科研機構投入大量精力研究可變速抽水蓄能機組交流勵磁變流器及其控制的關鍵技術。
3、在vsps機組多階段柔性協調控制過程中，由于不同階段vsps機組的物理特性和控制目標并不同，這使得aecs的控制模型和控制器參數都會伴隨機組階段的變化而發生改變，即aecs具有自適應控制參數的物理特性，為真實模擬aecs，其模型也需設計成具有自適應的物理特性，matlab/simulink離線仿
4、本專利技術申請所提出的大型可變速抽水蓄能機組是指單臺容量在四百兆瓦級及以上的可變速抽水蓄能機組，國內單臺四百兆瓦級可變速抽水蓄能機組交流勵磁變流器的控制技術尚在研究階段，由于目前尚未有單臺四百兆瓦級可變速抽水蓄能機組投產運行，勵磁變流控制器的控制策略的正確性和可靠性無法驗證。
技術實現思路
1、為解決以上問題，本專利技術申請提出一種大型可變速抽水蓄能機組勵磁變流控制器半實物仿真模型，通過該模型來實現對機組勵磁過程的精確模擬。這種aecs半實物仿真模型不僅可以驗證勵磁變流控制器控制策略的正確性和可靠性，還可以大幅縮短勵磁變流控制器實物開發周期。在一個實施例中，勵磁變流控制器半實物仿真模型由c語言編寫，通過matlab的mex封裝為s-function模型，便于后期實物開發代碼移植。
2、本專利技術提出一種大型可變速抽水蓄能機組勵磁變流控制器半實物仿真模型標準化設計方法，統一標準的接口，可以適應不同機組模型。
3、本專利技術提出一種大型可變速抽水蓄能機組勵磁變流控制器半實物仿真模型自動化設計方法，根據工況自動調整勵磁變流控制器算法，以適應機組不同的運行工況。
4、本專利技術提出一種大型可變速抽水蓄能機組勵磁變流控制器半實物仿真模型模塊化設計方法，將勵磁變流控制器在不同運行工況的算法模塊化，不僅可以提高半實物模型的可維護性，還可以提高其可擴展性和靈活性。
5、本專利技術提出一種大型可變速抽水蓄能機組勵磁變流控制器半實物仿真模型封閉化設計方法，基于s-function的半實物勵磁變流控制器mex封裝，使得勵磁變流控制器半實物模型封閉并且與控制器參數整定剝離，最大程度保護各方成果。
6、本專利技術提出一種大型可變速抽水蓄能機組勵磁變流控制器半實物仿真模型標準接口，由于勵磁控制系統包含網側變流控制器和機側變流控制器兩個獨立部分，其半實物模型也分為網側和機側兩個獨立部分。
7、本專利技術提出一種可變速抽水蓄能機組勵磁變流控制器半實物仿真模型，模型可根據機組協調控制器狀態指令自動調整勵磁變流控制器參數，以適應機組不同的運行工況切換的需求。
8、本專利技術提出一種大型可變速抽水蓄能機組勵磁變流控制器半實物仿真模型，將模型在不同運行工況的算法模塊化，不僅可以提高半實物模型的可維護性，還可以提高其可擴展性和靈活性。
9、本專利技術提出一種大型可變速抽水蓄能機組勵磁變流控制器半實物仿真模型，采用mex對模型進行封裝，使得模型封閉并且與控制器參數整定剝離，最大程度保護各方成果。
10、本專利技術申請的實施例至少具有如下優點或有益效果：實現大型抽水蓄能機組勵磁控制策略正確性和可靠性的有效驗證，為機組協調控制仿真驗證奠定模型基礎，同時為勵磁控制器實物開發提供軟件支持，模型具有標準化、自動化、模型化和封閉化的特點。其優點是具有較強的可維護性、可移植性、保密性和擴展性。不僅可以驗證勵磁變流控制器控制策略的正確性和可靠性，還可為大型可變速抽水蓄能機組勵磁變流控制器實物開發提供了有效的指導和依據。
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1.一種大型可變速抽水蓄能機組勵磁變流控制器半實物仿真模型，其特征在于，包含：基于交流勵磁系統控制原理的網側變流控制器半實物仿真模型和機側變流控制器半實物仿真模型。
2.根據權利要求1所述的大型可變速抽水蓄能機組交流勵磁系統半實物仿真模型，其特征在于，網側變流控制器半實物仿真模型具有標準接口，該標準接口的輸入包括網側變流控制器狀態、網側變流控制器使能、網側電流q軸分量參考值igc_q_ref、網側電流d軸和q軸分量瞬時值igc_dq、角速度w_pu、定子電壓d軸和q軸分量瞬時值us_dq、直流電壓瞬時值Vdc_V和相位Theta_rad，該標準接口的輸出為網側變流器控制電壓參考值Uref_gsc。
3.根據權利要求1所述的大型可變速抽水蓄能機組交流勵磁系統半實物仿真模型，其特征在于，機側變流控制器半實物仿真模型具有標準接口，該標準接口的輸入包括：機側變流控制器狀態S、控制模式CTRL、機側變流控制器使能EN、轉子電流瞬時值ir_dq、定子電流瞬時值is_dq、定子角速度w、轉子角速度wr、有功功率和無功功率瞬時值P和Q、有功功率和無功功率設定值Pset和Q
4.根據權利要求1所述的大型可變速抽水蓄能機組交流勵磁系統半實物仿真模型，其特征在于，所述的勵磁變流控制器半實物仿真模型根據機組協調控制器狀態指令自動調整勵磁變流控制器參數，以適應機組不同的運行工況切換的需求。
5.根據權利要求4所述的大型可變速抽水蓄能機組交流勵磁系統半實物仿真模型，其特征在于，勵磁變流控制器參數包括機組參數和控制器參數；機組參數均為靜態參數，其僅在機組發生變化時改變，工況切換并不會改變；控制器參數包括靜態參數和動態參數，控制器初值均為靜態參數，僅在機組發生變化時改變，工況切換并不會改變；而控制器變量均為動態參數，在工況切換時發生改變；動態參數在勵磁變流控制器初始化時自動加載，靜態參數固化在模型內部；所述的勵磁變流控制器半實物仿真模型會根據機組工況自動調整動態參數，即自動調整控制器變量。
6.根據權利要求5所述的大型可變速抽水蓄能機組交流勵磁系統半實物仿真模型，其特征在于，基于PI控制器設計網側變流控制器半實物仿真模型針對網側變流器的雙閉環矢量控制系統，以及機側變流控制器半實物仿真模型針對機側變流器的雙閉環矢量控制系統，針對網側變流器的雙閉環矢量控制系統和針對機側變流器的雙閉環矢量控制系統；
7.根據權利要求6所述的大型可變速抽水蓄能機組交流勵磁系統半實物仿真模型，其特征在于，機側變流控制器半實物仿真模型和網側變流控制器半實物仿真模型內環控制器計為通用模塊：commonPICal(double*irdq_ref,double?w,double?wr,double*is_dq,double*ir_dq,double?Vdc_V,double?Theta_slip_rad,double*Uctrl_rc)，irdq_ref表示勵磁電流參考值；Uctrl_rc表示轉子控制電壓。
8.根據權利要求6所述的大型可變速抽水蓄能機組交流勵磁系統半實物仿真模型，其特征在于，機側變流控制器半實物仿真模型和網側變流控制器半實物仿真模型的外環控制器根據工況模塊化設計。
9.根據權利要求8所述的大型可變速抽水蓄能機組交流勵磁系統半實物仿真模型，其特征在于，
10.根據權利要求5所述的大型可變速抽水蓄能機組交流勵磁系統半實物仿真模型，其特征在于，所述的勵磁變流控制器半實物仿真模型采用MEX封裝，使其封閉并且與控制器參數整定剝離，控制器變量存儲在可以用表格打開編輯的csv格式文件中，所述的勵磁變流控制器半實物仿真模型從該csv格式文件中讀取控制器變量，機組參數和控制器初值固化在所述的勵磁變流控制器半實物仿真模型內。
...【技術特征摘要】
1.一種大型可變速抽水蓄能機組勵磁變流控制器半實物仿真模型，其特征在于，包含：基于交流勵磁系統控制原理的網側變流控制器半實物仿真模型和機側變流控制器半實物仿真模型。
2.根據權利要求1所述的大型可變速抽水蓄能機組交流勵磁系統半實物仿真模型，其特征在于，網側變流控制器半實物仿真模型具有標準接口，該標準接口的輸入包括網側變流控制器狀態、網側變流控制器使能、網側電流q軸分量參考值igc_q_ref、網側電流d軸和q軸分量瞬時值igc_dq、角速度w_pu、定子電壓d軸和q軸分量瞬時值us_dq、直流電壓瞬時值vdc_v和相位theta_rad，該標準接口的輸出為網側變流器控制電壓參考值uref_gsc。
3.根據權利要求1所述的大型可變速抽水蓄能機組交流勵磁系統半實物仿真模型，其特征在于，機側變流控制器半實物仿真模型具有標準接口，該標準接口的輸入包括：機側變流控制器狀態s、控制模式ctrl、機側變流控制器使能en、轉子電流瞬時值ir_dq、定子電流瞬時值is_dq、定子角速度w、轉子角速度wr、有功功率和無功功率瞬時值p和q、有功功率和無功功率設定值pset和qset、電網電壓瞬時值ug_dq、定子電壓瞬時值us_dq、直流電壓瞬時值vdc_v和相位差theta_slip_rad，輸出為機側變流器控制電壓參考值uref_rsc。
4.根據權利要求1所述的大型可變速抽水蓄能機組交流勵磁系統半實物仿真模型，其特征在于，所述的勵磁變流控制器半實物仿真模型根據機組協調控制器狀態指令自動調整勵磁變流控制器參數，以適應機組不同的運行工況切換的需求。
5.根據權利要求4所述的大型可變速抽水蓄能機組交流勵磁系統半實物仿真模型，其特征在于，勵磁變流控制器參數包括機組參數和控制器參數；機組參數均為靜態參數，其僅在機組發生變化時改變，工況切換并不會改變；控制器參數包括靜態參數和動態參數，控制器初值均為靜態參數，僅在機組發生變化時改變，工況切換并不會...
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