[發明專利]風速波動下定速風電機組風電場的變參數電容補償等值建模方法

有效

• 申請號: 201010594620.4
• 申請日: 2010-12-17
• 公開（公告）號: CN102034008A
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發明（設計）人: 蘇勛文
• 申請（專利權）人: 蘇勛文
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張宏威

1.風速波動下定速風電機組風電場的變參數電容補償等值建模方法，首先將等值前n個風力機氣動模型輸出量疊加獲得等值定速風電機組的風力機氣動轉矩T_{m_eq}，并將該風力機氣動轉矩T_{m_eq}輸入給兩質量塊軸系模型，所述兩質量塊軸系模型還輸入來自等值感應電機輸出的電磁轉矩T_{e_eq}，所述的兩質量塊軸系模型輸出的轉子轉速ω_{r_eq}給等值感應電機，同時，所述的兩質量塊軸系模型輸出的n個風力機的轉速ω_{m_eq}分別給n個風力機氣動模型，所述的等值感應電機的機端與等值變壓器之間接入變參數電容，等值變壓器與風電場公共連接母線之間連接電纜的等值充電電容；

其特征在于變參數電容的電容值C_eq的獲取方法，獲取過程如下：

首先，計算得到補償等值前后定速風電機組吸收的無功差的變參數電容的電容值C_{eq_g}：

電機的電磁轉矩為：

Te(s)=U2r2s|r2s|2+(x1+x2)2]]>公式一

公式一中，x₁為定速風電機組的定子電抗；x₂為定速風電機組的轉子電抗；r₂為定速風電機組的轉子電阻；s為滑差；U為定速風電機組的機端電壓；利用定速風電機組的機械功率代替電磁轉矩，得滑差為：

s=U2r2-U4r22-4Pm2(x1+x2)2r222Pm(x1+x2)2]]>公式二

公式二中，P_m為機械功率；

定速風電機組吸收的無功功率與有功功率之間的關系為：

Qe=-r22+xk(xk+xm)s2r2xmsPe]]>公式三

由公式二和公式三得到：

Q_e＝f(P_e)????公式四

公式四中，f為定速風電機組吸收的無功功率與有功功率之間的對應函數；等值前定速風電機組吸收的無功功率為：

Qe_g=Σi=1nQe_i=Σi=1nf(Pe_i)]]>公式五

等值后等值定速風電機組吸收的無功功率為：

Qeq_g=f(Σi=1nPe_i)]]>公式六

等值前后定速風電機組吸收的無功差的變參數電容的電容值C_{eq_g}的計算公式為：

Ceq_g=Qeq_g-Qe_g2πfU2]]>公式七

公式七中，U為等值定速風電機組的機端電壓；

其次，計算得到等值定速風電機組機端的固定電容器的等值電容的電容值C_{eq_c}：

對于機端無功補償采用固定電容器的等值電容計算：

Σi=1n(U+ΔUZTi)2Ci=(U+ΔUZT_eq)2Ceq_c]]>公式八

公式八中，ΔU_zti為等值前定速風電機組的機端變壓器電壓降落，ΔU_{zt_eq}為等值定速風電機組的等值變壓器電壓降落，C_i為等值前定速風電機組的機端接入的固定電容器的電容值；

公式八中ΔU_zti用I_iZ_Ti代替，ΔU_{zt_eq}用Z_{T_eq}∑I_i代替，得等值定速風電機組機端的固定電容器的等值電容的電容值C_{eq_c}為：

Ceq_c=Σi=1nCiU2+2UΣi=1nIiZTiCi+Σi=1n(IiZTi)2CiU2+2U(Σi=1nIi)ZT_eq+((Σi=1nIi)ZT_eq)2]]>公式九

公式九中，I_i為等值前定速風電機組的輸出電流，Z_Ti為等值前定速風電機組的機端變壓器阻抗，Z_{T_eq}為等值變壓器的阻抗；

定速風電機組的輸出電流和視在功率存在如下關系：

Ii=Si3Ui]]>公式十

公式十中，S_i為等值前定速風電機組的視在功率，U_i為等值前定速風電機組的機端電壓；

把公式九代入公式十中，并假設定速風電機組的機端無功補償裝置使得其功率因數近似等于1，用發電機有功功率替代視在功率，得到等值電容的電容值為：

Ceq_c=Σi=1nCi+2Σi=1nPiZTi*Ci/SBT+Σi=1n(PiZTi*/SBT)2Ci1+2(Σi=1nPi)ZT_eq*/SBT_eq+((Σi=1nPi)ZT_eq*/SB_eq)2]]>公式十一

最后，綜合公式七和公式十一，得到變參數電容的電容值C_eq：

C_eq＝C_{eq_g}+C_{eq_c}????公式十二

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