[發明專利]雙饋變速恒頻風電機組系統電磁暫態仿真方法

有效

• 申請號: 201210533449.5
• 申請日: 2012-12-12
• 公開（公告）號: CN102999675A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 馮煜堯;楊增輝;郭強
• 申請（專利權）人: 上海市電力公司;華東電力試驗研究院有限公司;國家電網公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 上海三和萬國知識產權代理事務所 31230
• 代理人: 張民華

1.一種雙饋變速恒頻風電機組系統電磁暫態仿真方法，所述的風電機組包括由風力機模型、軸系模型和槳距控制系統構成的原動機模型，由感應發電機模型和轉子側變頻器控制保護系統構成的雙饋風電機組模型，以及電網側變頻器控制系統，所述電磁暫態仿真方法包括以下步驟：

S100）建立風力機模型，根據風速、風能轉換效率與葉尖速比和葉片漿距角的關系，模擬風力機吸收的風功率；

S200）使用發電機質塊和風力機質塊組成的兩質量塊軸系結構，建立風機軸系模型，模擬風力機機械轉矩與發電機電磁轉矩的能量傳遞關系；

S300）建立槳距控制系統模型，使用槳距角控制仿真進行風電機組功率的尋優，尋求在給定風速下使風電機組輸出功率的最大值；模擬風速超出額定風速時槳距控制系統的過載保護功能；

S400）根據雙饋感應電機的方程和磁鏈方程構建雙饋異步感應電機的T型等效電路，建立DFIG電氣仿真模型；

S500）根據DFIG電氣仿真模型雙饋感應發電機定子的瞬時電磁功率方程、轉子電流與定子電流的關系和轉子電壓方程，建立電網側變頻器和轉子側變頻器控制器模型；

S600）使用以上步驟建立的風電機組仿真模型，建立雙饋風機單機無窮大系統模型；

S700）設置風電機組仿真模型的初始運行工況，設置微秒級別的仿真步長，進入風電機組系統的電磁暫態仿真運行狀態；

S720）對所述的風力機模型分別施加風速負階躍和風速正階躍信號，進行風速階躍的電磁暫態仿真，分析風電機組的有功出力、轉速、風功率、風能利用效率以及槳距角的響應，建立的雙饋風機詳細模型面對風速變化的動態響應特性，驗證最大風能追蹤的有效性；

S740）對所述的雙饋風機單機無窮大系統模型施加無功階躍信號，進行無功階躍的電磁暫態仿真，分析風電機組的機端電壓、有功出力、無功出力以及轉速的變化，建立的雙饋風機詳細模型面對外部電網無功負荷變化的動態響應特性，驗證雙饋風機矢量控制中無功控制環節的動態特性；

S760）對所述的雙饋風機單機無窮大系統模型分別模擬外部電網三相對稱故障和非對稱故障，對有、無低電壓穿越功能的雙饋異步風機進行故障狀態的電磁暫態仿真，分析風電機組的機端電壓、有功、無功、定子電流、轉子電流波形，比較有、無低電壓穿越功能的雙饋異步風機在電網故障下的動態響應，驗證雙饋風機故障保護的動態特性。

2.根據權利要求1所述的雙饋變速恒頻風電機組系統電磁暫態仿真方法，其特征在于所述的DFIG模塊使用可投切Crowbar裝置實現低電壓穿越功能，當外界故障使轉子側變頻器檢測到轉子過電流，或者變頻器直流母線過電壓時，Crowbar裝置中的開關元件IGBT導通，Crowbar投入工作旁路轉子過流，同時轉子側變頻器觸發信號閉鎖，雙饋機轉子繞組直接經串聯電阻Rc短路。

3.根據權利要求2所述的雙饋變速恒頻風電機組系統電磁暫態仿真方法，其特征在于所述的電磁暫態仿真方法還包括以下步驟：

S762）仿真分析Crowbar裝置投切過程的轉子電流的衰減過程，分析不同Crowbar切除時間整定值下低電壓穿越功能的動態響應，驗證Crowbar切除時間整定值的合理性。

4.根據權利要求1、2或3所述的雙饋變速恒頻風電機組系統電磁暫態仿真方法，其特征在于所述的電磁暫態仿真方法還包括以下步驟：

S764）仿真分析外界電網發生三相不對稱故障時轉子三相電流的瞬時值和幅值的變化，驗證三相不對稱故障時變頻器保護的設置參數。