[發(fā)明專利]一種基于VSG的風電并網半實物仿真系統

有效

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• 申請日: 2017-09-14
• 公開（公告）號: CN107565599B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發(fā)明（設計）人: 劉文強;王震;惠小健;李永新;王平安;邱力軍;孫衛(wèi)
• 申請（專利權）人: 西京學院
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 馬超前

一種基于VSG的風電并網半實物仿真系統，包括由原動機、PMSG、機側變流器、網側變流器、變流器控制系統、風機主控系統、變壓器、負載、并網點模擬器連接構成實際風電并網系統以及由受控源、線路阻抗、電壓電流信號采集單元、LCL濾波器、控制器、逆變器、直流電源連接構成基于VSG的電網仿真系統，實現了實際風電系統嵌入到基于VSG的電力仿真系統中，不僅能實現對系統慣性特性、頻率響應特性及調壓特性的有效模擬，而且可以靈活調整風電并網實驗系統中風電并網功率的比例，從而為研究不同風電滲透率下風電機組的頻率響應特性提供便利，有效的簡化了風電并網實驗，具有較強的靈活性和可行性。

技術領域

本發(fā)明涉及風電并網技術領域，特別是涉及一種基于VSG(虛擬同步發(fā)電機)的風電并網半實物仿真系統。

背景技術

近年來隨著能源、環(huán)境問題日益凸顯，風能、太陽能等新型能源發(fā)電得到了飛速發(fā)展，并以分布式或微電網等形式接入傳統電力系統。但由于規(guī)模大、結構復雜或研究關注點不同等問題，使得在實驗室進行系統級新能源并網研究變得更加困難。

目前，有關風電機組并網問題，特別是與現存電網之間的交互影響的研究，一些是通過數字仿真進行研究，數字仿真雖然可以解決研究對象規(guī)模、結構和復雜性的問題，但大多是對模型進行了簡化，這使得仿真結果與實際工況存在較大差異；另一些是采用動模實驗進行研究，通過使用實際設備避免了模型簡化，但隨著實際對象規(guī)模與結構復雜性的不斷提高，動模實驗也很難再現實際系統的模樣。而且在實驗研究過程中，對電網側的模擬多將其等效為無窮大電網，無法反映風電機組出力及轉速與電網頻率之間的耦合關系。就算有時采用基于原動機拖動小功率同步發(fā)電機來模擬實現，該方法雖然能更真實地反映實際電網中同步發(fā)電機組的電磁耦合特性，但在模擬實際電網的慣性特性及頻率響應特性時存在較大的局限。因為該方法除了需要提供電動機和同步發(fā)電機組之外，還需要提供配套的調速器和勵磁器來參與控制，系統控制較為復雜。而且小功率電動機及同步發(fā)電機組的慣性時間常數通常不足0.5s，而實際電網中同步發(fā)電機組的慣性時間常數通常可達2～9s，要模擬電網中大功率同步的慣性特性，就需要額外添加飛輪來提高機組的慣性。但機組容量不同，相同慣性時間常數對應的轉動慣量也不盡相同，因此采用飛輪來模擬傳統同發(fā)電機組的慣性特性，也不具備靈活性。

發(fā)明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種基于VSG的風電并網半實物仿真系統，不僅能實現對系統慣性特性、頻率響應特性及調壓特性的有效模擬，而且可以靈活調整風電并網實驗系統中風電并網功率的比例，從而為研究不同風電滲透率下風電機組的頻率響應特性提供便利。

為了達到上述目的，本發(fā)明采取的技術方案為：