在实验室微型交流发电机上模拟三相抽水蓄能电站

《IEEE Transactions on Sustainable Energy》：Emulation of Ternary Pumped Storage Hydro Plants on a Laboratory Micro-Alternator

本文开发了一种基于实验室微发电机的三元泵水储能（T-PSH）电站实验模拟器，通过双向IGBT电力电子变换器控制直流电机，结合水轮机/泵非线性模型和IEEE推荐的动态模型，实现了发电、泵送及水力短路三种模式的动态特性模拟，并与Matlab/Simulink时域仿真结果对比验证了方法的有效性。

　　

摘要：

三相抽水蓄能（T-PSH）电站是传统抽水蓄能（C-PSH）电站的一种结构创新，是一种至关重要且可靠的能量存储技术，在现代电力系统中发挥着关键作用。本文开发了一种实验仿真器，通过将实验室微交流发电机与直流电机相连来有效模拟T-PSH电站的机械和电气行为。该仿真器使用了励磁系统、水力调速器以及水轮机和泵的非线性共享压力钢管模型的详细模型，以模拟T-PSH电站在发电、抽水和水力短路（HSC）模式下的运行特性。本文采用了IEEE PES电力系统动态性能委员会推荐的T-PSH电站模型进行仿真。所开发的仿真框架中，直流电机通过基于双向IGBT的电力电子转换器进行控制，从而准确模拟T-PSH电站的调速器-水轮机和泵的动态特性。微交流发电机的H桥励磁系统被用来模拟T-PSH发电机-励磁器的动态特性。为了模拟T-PSH电站的不同惯性特性和较大的磁场时间常数，分别采用了惯性常数调节器和时间常数调节器。该仿真器在实验室的单机无限大母线（SMIB）系统上进行了测试，并将实验结果与使用Matlab/Simulink进行的时域仿真结果进行了比较，验证了所提出方法的有效性，证明了微交流发电机能够在不同运行模式下以及面对小信号干扰和大信号干扰时准确模拟T-PSH电站的动态特性。