[發明專利]一種雙饋風機等效模擬的仿真建模方法

無效

• 申請號: 201210008656.9
• 申請日: 2012-01-12
• 公開（公告）號: CN102592026A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 汪寧渤;鄭超;陟晶;馬世英;雷虹云;周強;張志強;林俊杰
• 申請（專利權）人: 甘肅省電力公司風電技術中心;中國電力科學研究院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明屬于電力系統領域，具體涉及一種雙饋風機等效模擬的仿真建模方法。

背景技術

風電：是風能發電或者風力發電的簡稱。屬于可再生能源，清潔能源。風力發電是風能利用的重要形式，風能是可再生、無污染、能量大、前景廣的能源，大力發展清潔能源是世界各國的戰略選擇。現有的風電市場正在由分散、小規模開發、就地消納，向大規模、高集中開發和遠距離、高電壓輸送方向快速發展。然而由于風電場出力具有隨機性且運行方式變化多樣，大規模風電場并網后會給電網的電能質量及繼電保護整定帶來負面影響。

研究風電場對電網電能質量及繼電保護整定的影響，必須建立風電場的電磁暫態模型，而風電場建模的基礎是風電機組。現有對風電場及風電機組的建模研究頗多，但尚未有統一認可的模型。風電場由單臺風機模擬，無法計及多臺風電機組間的不同特性及相互影響。建立包括雙饋發電機、變頻器及控制系統等元件的詳細模型，仿真結果比較精確，但由于變頻器中全控型器件開關頻率高、計算速度慢，隨著模擬風機臺數的增加，仿真耗時會非線性快速增長。因此，為開展計及多臺風電機組的相關電磁暫態仿真研究，需要一種兼顧仿真計算精度和仿真計算速度的風機新模型。

發明內容

為克服上述缺陷，本發明提供了一種雙饋風機等效模擬的仿真建模方法，能夠精確模擬風電機組的暫態特性，并計及多臺風電機組間的不同特性及其相互影響；且無需計及全控型器件的高頻通斷，使仿真效率大幅提升。

為實現上述目的，本發明提供一種模擬雙饋風機等效仿真的建模方法，所述雙饋風機的變頻器部分采用受控源模擬，其改進之處在于，所述建模方法包括如下步驟：

(1).建立雙饋風電機組電路模型；

(2).建立雙饋風機等效模型；

(3).建立雙饋風機并網測試系統；

(4).搭建多風機測試系統。

其中，在步驟2中：所述雙饋風機等效模型基于雙饋風機變頻器交流側受控電壓源和直流側受控電流源的特性建立。

本發明提供的優選技術方案中，所述雙饋風電機組電路模型包括風功率系統、風力發電機、交-直-交變頻器和控制系統；所述風功率系統、所述交-直-交變頻器和所述風力發電機依次連接；所述風功率系統和所述風力發電機分別向所述控制系統傳輸信號；所述控制系統與所述交-直-交變頻器相互通信。

本發明提供的第二優選技術方案中，所述控制系統為兩部分，第一部分對最優風功率跟蹤及風電機組無功功率進行控制；第二層為功率解耦控制，以第一層控制所確定的最優轉速及無功功率參考值為控制目標。

本發明提供的第三優選技術方案中，對所述最優風功率跟蹤的控制是根據實時風速確定風機轉子最優轉速，以實現最大程度的風能利用；對所述無功功率的控制是根據無功功率控制策略確定風電機組的無功參考值。

本發明提供的第四優選技術方案中，所述控制系統的第二部分包括：雙饋風機轉子側控制系統和網側控制系統；所述雙饋風機轉子側控制系統接收所述風力發電機出口電壓、電流、轉子電流以及轉速、無功參考設定值信號；所述網側控制系統接收所述網側變頻器出口電壓、電流以及直流電壓和無功功率設定值信號。

本發明提供的第五優選技術方案中，所述雙饋風機轉子側控制系統采用基于定子磁鏈定向的功率解耦控制；所述網側控制系統采用基于電網電壓定向的功率解耦控制。

本發明提供的第六優選技術方案中，所述風力發電機采用鼠籠式感應電動機；其中，同步旋轉dq0坐標系下雙饋感應電機的電壓方程為：

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