一種重型燃氣輪機組的變頻啟動控制方法
2023-04-23 00:53:36 1
一種重型燃氣輪機組的變頻啟動控制方法
【專利摘要】本發明提供了一種重型燃氣輪機組的變頻啟動控制方法，具體步驟為：A、變頻器接收吹掃指令後進入強迫換相工作模式；B、燃氣輪機組的轉速頻率為自然換相頻率時變頻器進入自然換相工作模式；C、變頻器接收停止吹掃指令後進入閉鎖模式；D、變頻器接收啟動指令後進入最大輸出轉矩工作模式；E、機端電壓達到變頻器的額定電壓後，變頻器進入燃氣輪機組最大運行功率工作模式；F、燃氣輪機組的轉速為自持速度時，變頻器進入閉鎖模式；變頻器接收退出指令後變頻器進入待機狀態。和現有技術相比，本發明提供的重型燃氣輪機組變頻啟動控制方法為不同啟動階段提供了控制策略和燃氣輪機組運行切換方式，實現了燃氣輪機組轉速及機端電壓協調控制。
【專利說明】一種重型燃氣輪機組的變頻啟動控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種燃氣輪機啟動控制方法，具體講涉及一種重型燃氣輪機組的變頻啟動控制方法。
【背景技術】
[0002]目前國內外常規燃煤火力發電機組在電網中仍佔據主導地位，但因受到能源供應、環境汙染、能源結構等因素的制約，其發展的可持續性受到影響。世界範圍內正在尋求新的供電模式，其中燃氣、蒸汽聯合循環發電模式即是其一，該模式具有排放汙染小、啟動快、響應性能好的特點；能夠不受季節的限制，在電網中起到快速調峰、調節或應急備用的功效，同時改善和優化了電力系統結構。
[0003]燃氣輪機組的啟動方式可分為機械式和電氣式；機械式啟動主要是採用同軸外加一啟動電機來拖動整個機組的啟動；電氣式啟動則主要採用變頻調速方式來實現整個燃氣輪發電機組的啟動。對於重型燃氣機組採用機械式啟動方式，通過齒輪箱實現不同機械轉矩輸出，對機組大軸衝擊較大，且旋轉部件及齒輪箱等部件故障率較高，嚴重影響了設備的安全穩定運行，因此採用靜止變頻的方式對發電機起動控制，實現各種工況運行；採用靜止變頻的方式使得轉矩控制實現機組平滑起動，可靠性高，且多臺燃氣輪機組可共用一臺變頻器，大大減少電站的檢修、維護工作量，提高燃氣電站的調峰、調頻能力；
[0004]因此提供一種能夠實現重型燃氣輪機啟動時轉速及機端電壓協調控制變頻啟動控制方法顯得尤為重要。
【發明內容】
[0005]為了克服現有技術的缺陷，本發明提供了一種重型燃氣輪機組的變頻啟動控制方法，變頻器實時採集所述燃氣輪機組的機端電壓、機端電流和轉速信號；所述控制方法包括如下步驟:
[0006]A、所述變頻器接收燃氣輪機組監控系統發送的吹掃指令後進入強迫換相工作模式，對所述燃氣輪機組進行恆定轉矩控制；
[0007]B、所述燃氣輪機組的轉速頻率為自然換相頻率時所述變頻器進入自然換相工作模式；所述轉速頻率為所述吹掃指令對應的頻率時，所述變頻器進行轉速雙閉環控制；
[0008]C、所述變頻器接收所述燃氣輪機組監控系統發送的停止吹掃指令後進入閉鎖模式；
[0009]D、所述變頻器接收所述燃氣輪機組監控系統發送的啟動指令後進入燃氣輪機組最大輸出轉矩工作模式；
[0010]E、所述機端電壓達到變頻器的額定電壓後，所述變頻器進入燃氣輪機組最大運行功率工作模式；
[0011]F、所述燃氣輪機組的轉速為自持速度時，所述變頻器進入閉鎖模式；所述變頻器接收所述燃氣輪機組監控系統發送的退出指令後所述變頻器進入待機狀態。[0012]優選的，所述變頻器為靜止變頻器；
[0013]優選的，所述步驟A中的所述變頻器依據採樣到的燃氣輪機組定子電流信號對所述燃氣輪機組定子電流進行閉環控制；所述變頻器採樣轉子位置信號後通過逆變橋觸發脈衝控制所述燃氣輪機組加速旋轉；燃氣輪機組勵磁系統對勵磁電流進行閉環控制，所述勵磁電流在所述機端電壓達到所述額定電壓之前為恆定電流；
[0014]優選的，所述步驟B中的所述自然換相頻率為4Hz?6Hz ;所述轉速雙閉環控制包括燃氣輪機組轉速閉環控制和燃氣輪機組定子電流閉環控制；所述變頻器採樣轉子位置信號後通過逆變橋觸發脈衝控制所述燃氣輪機組加速旋轉；所述燃氣輪機組勵磁系統對所述勵磁電流進行閉環控制；
[0015]優選的，所述步驟C中所述變頻器進入所述閉鎖模式後，所述燃氣輪機組定子電流和所述勵磁電流均為零；
[0016]優選的，所述步驟D中所述變頻器對所述燃氣輪機組定子電流進行閉環控制；所述燃氣輪機組勵磁系統對所述勵磁電流進行閉環控制；
[0017]優選的，所述步驟E中所述變頻器對所述燃氣輪機組定子電流進行閉環控制；所述變頻器對所述機端電壓進行雙閉環控制，所述雙閉環控制包括機端電壓閉環控制和所述燃氣輪機組勵磁系統對所述勵磁電流進行閉環控制；
[0018]優選的，所述步驟F中所述變頻器進入所述閉鎖模式後，所述燃氣輪機組定子電流線性減小至零時所述勵磁電流為零。
[0019]本發明的優異效果是:
[0020]1、本發明技術方案中，燃氣輪機組的機端電壓低於變頻器的額定電壓時，採用燃氣輪機組最大輸出轉矩工作模式，實現了燃氣輪機組的啟動轉矩最大輸出控制，能夠有效提升燃氣輪機組在低頻階段的啟動速度，有利於燃機參與電力系統調峰以及快速通過燃氣輪機低頻諧振點，防止低頻諧振發生；提高了燃氣機組對電網快速響應能力；
[0021]2、本發明技術方案中，燃氣輪機組的機端電壓等於或大於變頻器的額定電壓時，採用燃氣輪機組最大運行功率工作模式，能夠保證在變頻器安全不過壓運行下實現燃氣輪機組的最大功率輸出，提高變頻器的功率因數和效率；保障了變頻器額定容量下的最大出力，節省燃氣機組啟動時間；
[0022]3、本發明技術方案中，在脈衝強迫換相過程中，採用燃氣輪機組最大輸出轉矩控制，整流橋採用電流閉環控制即對燃氣輪機組定子電流和勵磁電流進行單閉環控制，有效避免了雙閉環控制在低速階段採樣誤差引起的控制問題，使得低頻階段啟動控制平穩、控制簡單可靠；
[0023]4、本發明技術方案中，變頻器進入自然換相工作模式後採用轉速雙閉環控制，提高了轉速控制精度及速度控制動態特性；
[0024]5、本發明提供的一種重型燃氣輪機組的變頻啟動控制方法，為重型燃氣輪機組啟動的吹掃、啟動和退出各個階段提供了不同的控制策略和燃氣輪機組運行切換方式，實現燃氣輪機組啟動時轉速及機端電壓協調控制，滿足燃氣點火後啟動至燃機自持速度要求後變頻裝置平穩退出。
【專利附圖】
【附圖說明】[0025]下面結合附圖對本發明進一步說明。
[0026]圖1是:本發明實施例中的重型燃氣輪機組變頻啟動控制方法流程圖；
[0027]圖2是:本發明實施例中的重型燃氣輪機組啟動主迴路拓撲圖。
【具體實施方式】
[0028]下面將結合本申請實施例中的附圖,對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。
[0029]圖1示出了本發明實施例中的重型燃氣輪機組變頻啟動控制方法流程圖；變頻器實時採集燃氣輪機組的機端電壓、機端電流和轉速信號，具體步驟為:
[0030](I)變頻器接收燃氣輪機組監控系統發送的吹掃指令後進入強迫換相工作模式，對燃氣輪機組進行恆定轉矩控制；燃氣輪機組勵磁系統對勵磁電流Ifd進行閉環控制，勵磁電流Ifd在機端電壓達到所述額定電壓之前為恆定電流，Ifd = C ；
[0031 ] ①:變頻器依據採樣到的燃氣輪機組定子電流信號對燃氣輪機組定子電流進行閉環控制，額定定子電流值In=1200A ;燃氣輪機組定子電流閉環控制的PI調節算法採用增
量式PI控制算法:=
【權利要求】
1.一種重型燃氣輪機組的變頻啟動控制方法，變頻器實時採集所述燃氣輪機組的機端電壓、機端電流和轉速信號；其特徵在於，所述控制方法包括如下步驟: A、所述變頻器接收燃氣輪機組監控系統發送的吹掃指令後進入強迫換相工作模式，對所述燃氣輪機組進行恆定轉矩控制； B、所述燃氣輪機組的轉速頻率為自然換相頻率時所述變頻器進入自然換相工作模式；所述轉速頻率為所述吹掃指令對應的頻率時，所述變頻器進行轉速雙閉環控制； C、所述變頻器接收所述燃氣輪機組監控系統發送的停止吹掃指令後進入閉鎖模式； D、所述變頻器接收所述燃氣輪機組監控系統發送的啟動指令後進入燃氣輪機組最大輸出轉矩工作模式； E、所述機端電壓達到變頻器的額定電壓後，所述變頻器進入燃氣輪機組最大運行功率工作模式； F、所述燃氣輪機組的轉速為自持速度時，所述變頻器進入閉鎖模式；所述變頻器接收所述燃氣輪機組監控系統發送的退出指令後所述變頻器進入待機狀態。
2.如權利要求1所述的一種重型燃氣輪機組的變頻啟動控制方法，其特徵在於，所述變頻器為靜止變頻器。
3.如權利要求1所述的一種重型燃氣輪機組的變頻啟動控制方法，其特徵在於，所述步驟A中的所述變頻器依據採樣到的燃氣輪機組定子電流信號對所述燃氣輪機組定子電流進行閉環控制；所述變頻器採樣轉子位置信號後通過逆變橋觸發脈衝控制所述燃氣輪機組加速旋轉；燃氣輪機組勵磁系統對勵磁電流進行閉環控制，所述勵磁電流在所述機端電壓達到所述額定電壓之前為恆定電流。
4.如權利要求1所述的一種重型燃氣輪機組的變頻啟動控制方法，其特徵在於，所述步驟B中的所述自然換相頻率為4Hz?6Hz ;所述轉速雙閉環控制包括燃氣輪機組轉速閉環控制和燃氣輪機組定子電流閉環控制；所述變頻器採樣轉子位置信號後通過逆變橋觸發脈衝控制所述燃氣輪機組加速旋轉；所述燃氣輪機組勵磁系統對所述勵磁電流進行閉環控制。
5.如權利要求1或4所述的一種重型燃氣輪機組的變頻啟動控制方法，其特徵在於，所述步驟C中所述變頻器進入所述閉鎖模式後，所述燃氣輪機組定子電流和所述勵磁電流均為零。
6.如權利要求1或4所述的一種重型燃氣輪機組的變頻啟動控制方法，其特徵在於，所述步驟D中所述變頻器對所述燃氣輪機組定子電流進行閉環控制；所述燃氣輪機組勵磁系統對所述勵磁電流進行閉環控制。
7.如權利要求1或4所述的一種重型燃氣輪機組的變頻啟動控制方法，其特徵在於，所述步驟E中所述變頻器對所述燃氣輪機組定子電流進行閉環控制；所述變頻器對所述機端電壓進行雙閉環控制，所述雙閉環控制包括機端電壓閉環控制和所述燃氣輪機組勵磁系統對所述勵磁電流進行閉環控制。
8.如權利要求1或4所述的一種重型燃氣輪機組的變頻啟動控制方法，其特徵在於，所述步驟F中所述變頻器進入所述閉鎖模式後，所述燃氣輪機組定子電流線性減小至零時所述勵磁電流為零。
【文檔編號】H02P9/08GK103457529SQ201310347417
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月9日 優先權日:2013年8月9日
【發明者】王德順, 楊波, 姬聯濤, 桑丙玉, 葉榮波, 陶瓊, 崔紅芬, 丁傑, 吳福保, 赫衛國, 陶以彬, 李官軍, 俞斌, 葉季蕾, 薛金花 申請人:國家電網公司, 中國電力科學研究院