[發明專利]一種基于VSG的風電并網半實物仿真系統

有效

• 申請號: 201710829362.5
• 申請日: 2017-09-14
• 公開（公告）號: CN107565599B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 劉文強;王震;惠小健;李永新;王平安;邱力軍;孫衛
• 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、環境問題日益凸顯，風能、太陽能等新型能源發電得到了飛速發展，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電機組的慣性特性，也不具備靈活性。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發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，本發明采取的技術方案為：