[發明專利]一種雙饋異步風力發電機組的整機動態建模方法

有效

• 申請號: 201611032705.7
• 申請日: 2016-11-18
• 公開（公告）號: CN106777499B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 梁俊宇;趙明;李孟陽;李萍;楊家全;陸海;羅恩博
• 申請（專利權）人: 云南電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F111/10
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理事務所(普通合伙) 11363
• 代理人: 逯長明;許偉群

本發明是關于一種雙饋異步風力發電機組的整機動態建模方法，包括：獲取風力發電機組中風輪的結構參數和風輪中葉片各截面翼型的升阻力氣動數據；根據結構參數和升阻力氣動數據，利用自由渦尾跡方法建立風輪空氣動力學子模型；建立風力發電機組的機械側子模型和電氣側子模型；建立機械側子模型與電氣側子模型的數據傳輸通道；利用數據傳輸通道對整機動態模型進行耦合求解，其中，整機動態模型包括機械側子模型和電氣側子模型。本發明通過對風力發電機組的機械側和電氣側分別進行高精度建模，并對整機動態模型進行耦合求解，實現對風力發電機組與電網擾動的相互作用進行模擬分析。

技術領域

本發明涉及風力發電控制技術領域，尤其涉及一種雙饋異步風力發電機組的整機動態建模方法。

背景技術

風能作為一種清潔的可再生能源，越來越受到世界各國的重視。風力發電是利用風力發電機組把風的動能轉變成機械能，再把機械能轉化為電能的一種風能利用方式。考慮到成本、制造、運輸及安裝的便利性，目前80％以上的大型兆瓦級風力機80％以上采用雙饋異步發電機，然而，雙饋異步發電機的定子側與電網直接相連的結構特性決定了雙饋異步風力發電機組與電網之間的相互影響較大，例如，電網擾動，尤其是電網電壓跌落故障，極易損壞雙饋異步發電機的變流器，進而危及風力發電機組的安全運行，同樣的，雙饋異步發電機的自身故障也會威脅到電網的正常運行。

通過對雙饋異步風力發電機組的機械側和電氣側進行建模分析是實現風力發電系統安全、穩定以及可靠運行的重要手段。對雙饋異步風力發電機組的機械側進行建模方法有葉素動量方法、CFD(Computational Fluid Dynamics，計算流體動力學)法等，利用建立的機械側模型，求解風輪的氣動力數據，根據風輪的氣動力數據，分析雙饋異步風力發電機組運行特性；對雙饋異步風力發電機組的電氣側建模方法有低階模型法、高階模型法等，利用建立的電氣側模型模擬雙饋異步風力發電機組電氣側運行工況。

由于葉素動量方法的自身理論缺陷，需要大量經驗修正，存在較大誤差；利用CFD方法雖然能夠準確求解各種工況下的風力發電機組氣動性能，但計算量較大，不利于工程快速分析和求解。因此，工程上常采用查表的方式獲取機械側風輪的氣動力數據，并將所獲取數據供電氣側模型使用。但是，風力發電機組與電網的相互作用是一個動態過程，因此，應用查表獲得的機械側數據不能夠對風力發電機組的風輪轉矩波動和電網電壓、頻率波動引起的風力發電機組與電網間相互作用產生的動態行為和暫態行為進行模擬。

發明內容

為克服相關技術中存在的問題，本發明提供一種雙饋異步風力發電機組的整機動態建模方法。

根據本發明實施例的第一方面，提供一種雙饋異步風力發電機組的整機動態建模方法，包括：

獲取風力發電機組中風輪的結構參數和所述風輪中葉片各截面翼型的升阻力氣動數據；

根據所述結構參數和所述升阻力氣動數據，利用自由渦尾跡方法建立風輪空氣動力學子模型；

建立所述風力發電機組的機械側子模型和電氣側子模型，其中，所述機械側子模型包括槳距角控制系統模塊子模型、齒輪傳動鏈模塊子模型以及所述風輪空氣動力學子模型，所述電氣側子模型包括雙饋發電機模塊子模型和變流器及控制系統模塊子模型；

建立所述機械側子模型與所述電氣側子模型的數據傳輸通道；

利用所述數據傳輸通道對整機動態模型進行耦合求解，其中，所述整機動態模型包括所述機械側子模型和所述電氣側子模型。

優選地，利用所述數據傳輸通道對所述整機動態模型進行耦合求解包括：

將所述機械側子模型與所述電氣側子模型初始化；

將所述機械側子模型與所述電氣側子模型設置統一的物理時間步；