[發明專利]雙饋式風力發電仿真系統

有效

• 申請號: 201410266779.1
• 申請日: 2014-06-16
• 公開（公告）號: CN105226635B
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 莫旭杰;盧勇;宋建秀;蔣耀生;曹國榮;胡嬋娟;喻秋敏;萬宇賓;杜佳佳;劉紅文;蔣韜;李慧新
• 申請（專利權）人: 南車株洲電力機車研究所有限公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;G06F17/50
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙)43008
• 代理人: 趙洪

技術領域

本發明涉及風力發電領域，尤其是涉及一種應用于雙饋式風力發電機的仿真系統。

背景技術

在我國，風能作為一種綠色能源，具有資源豐富、分布廣泛、可再生等諸多優點，且利用過程完全無污染，成為新能源開發的首選對象之一。隨著國內風電資源的大規模開發，風能越來越顯示著無比廣泛的發展空間和應用前景。目前，國內風電裝機容量正在逐年增加，海上風電也正以欣欣向榮的態勢發展。另外，各主機廠商在海外市場也都有布局，隨著風電的健康發展，大規模的風電并網勢必會對電網安全穩定運行帶來新的挑戰。因此，對風電接入對電力系統造成的影響進行全面的分析，以提出針對性的措施加強風機穩定運行的能力已成為當前亟待解決的技術問題。

如附圖1所示，為現有技術中雙饋式風力發電系統的結構組成示意圖。在現有技術中，雙饋式的風力發電機100包括風輪104、輪轂102、塔筒106和機艙110。風輪104進一步包括葉片101。而在機艙110的內部又進一步設置有齒輪箱103、發電機3、變流器105和齒輪箱彈性支撐109，在輪轂102與齒輪箱103之間進一步連接有低速軸107，在齒輪箱103與發電機3之間進一步連接有高速軸108。

目前，在業內，PowerFactory是一款領先高端的電力系統仿真工具，具備潮流計算、短路計算、穩定性分析、諧波分析、最優潮流等功能，可用于輸配電網、發電、工業和鐵路系統、新能源發電和智能電網的分析研究。此外，PowerFactory還具有豐富的元件庫、面向程序化的編程語言(DPL)、面向連續運行過程的動態仿真語言(DSL)和豐富的電力電子元件。因此，PowerFactory是進行風力發電接入對電力系統影響分析的首選工具。但在現有的技術方案中，基于PowerFactory的風力發電仿真系統等效模型過于簡化，無法真實模擬風力發電機組的真實特性。

在現有的雙饋風力發電仿真系統中，一般都是將實際系統轉化為數學模型，建立相應的主電路模塊、電網模塊、風力機模塊、傳動鏈模塊、發電機模塊、變流器模塊和主控制模塊之后，再將各個模塊聯合起來進行整個雙饋風力發電機組的仿真。如：在現有技術中，由上海市電力公司、華東電力試驗研究院有限公司、國家電網公司于2012年12月12日申請，并于2013年04月10日公開，公開號為CN103034764A的中國發明專利申請，公開了一種雙饋變速恒頻風電機組系統建模與仿真方法，建模方法包括以下步驟：建立風力機模型；建立傳動鏈軸系模型；建立槳距控制模型；建立雙饋發電機及變頻器模型；建立無窮大電網模型。該發明建立了符合雙饋變速恒頻風電機組物理特性的模型，利用該模型可以進行電磁暫態和機電暫態仿真，可以考察風機在各種故障和工況下的動態特性，利用該模型可以模擬雙饋變速恒頻風電機組的電氣特性，可以模擬風力機的機械運行狀態，進行風力變化對風電場的影響進行仿真研究，使風機在大規模電網中的仿真成為可能。

但是，包括上述發明申請在內的現有技術還存在著如下的技術問題：

(1)現有技術的風力發電仿真系統模型過于簡單，將實際的系統簡單抽象化，這種模型還不足以充分反映風力機和傳動鏈的機械運行狀態和能量傳遞過程；

(2)現有技術的風力發電仿真系統的主控制系統只有很簡單的控制策略和邏輯處理，很難與實際控制策略一致，不能真實反應實際現場風機的運行狀況；

(3)現有技術的風力發電仿真系統模型還不能完全解決風電機組高、低電壓穿越的仿真模擬。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種雙饋式風力發電仿真系統，能夠解決現有風力發電系統仿真模型和控制策略過于簡單、與實際情況不一致，不能真實反應實際現場風機運行狀況的技術缺陷。

為了實現上述發明目的，本發明具體提供了一種雙饋式風力發電仿真系統的技術實現方案，一種雙饋式風力發電仿真系統，包括：電網、主變壓器、發電機、交流電感、網側變流器、斬波器、斬波電阻和機側變流器。所述發電機的網側與所述主變壓器的低壓側相連，所述發電機的機側依次經所述機側變流器、所述機側變流器與所述網側變流器之間的直流母線、網側變流器、交流電感連接至所述主變壓器的低壓側，所述主變壓器的高壓側接入所述電網。所述斬波器與所述斬波電阻相連并組成斬波單元，所述斬波單元連接在所述直流母線上。