[發(fā)明專利]一種用于次同步振蕩仿真的直驅風機等值建模方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810868255.8
• 申請日: 2018-08-02
• 公開（公告）號: CN109066725B
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發(fā)明（設計）人: 徐衍會;曹宇平
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/38
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

本發(fā)明提出了一種用于次同步振蕩仿真的直驅風機等值建模方法。本方法綜合考慮了直驅永磁同步風電機組的控制器結構，根據(jù)實際風電場構造及風機參數(shù)建立仿真模型，在公共連接節(jié)點處施加一個次同步頻率的測試電流，獲得電壓諧波各分量的幅值，根據(jù)諧波各分量幅值和控制器參數(shù)之間的關系，獲得等值風電場的模型參數(shù)，實現(xiàn)對風電場的等值建模。

技術領域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)領域，特別地涉及一種用于次同步振蕩仿真的直驅風機等值建模方法。

背景技術

風電具有清潔、來源廣泛等特點，近幾年來發(fā)展迅猛。風能匯聚地區(qū)，地理上多處于偏遠地區(qū)，多位于遠離負荷中心的電網(wǎng)末端，因此我國風電場一般都采用集中并網(wǎng)再遠距離輸送的方式傳輸電能，由此引發(fā)的次同步振蕩問題嚴重威脅著電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

電力系統(tǒng)的次同步振蕩屬于系統(tǒng)的振蕩失穩(wěn)，是一種由特殊的機電耦合引發(fā)的電力系統(tǒng)各部分間持續(xù)功率交互現(xiàn)象。傳統(tǒng)火電機組引發(fā)的次同步振蕩，指電力系統(tǒng)和發(fā)電機組以低于系統(tǒng)同步頻率的某個或多個振蕩頻率交換顯著的能量，振蕩頻率一般在8～49Hz。直驅風機作為現(xiàn)役的主要機型之一，其與傳統(tǒng)火電機組不同，采用全功率式的逆變器作為并網(wǎng)接口，具有響應速度快，系統(tǒng)整體慣性小等特點。而直驅風機由于機械部分被交-直-交換流器隔離，其主導模態(tài)不參與系統(tǒng)振蕩，而現(xiàn)有研究結果表明，網(wǎng)側換流器控制的各個參數(shù)、鎖相環(huán)、電網(wǎng)強度等都會影響次同步振蕩的特性。同時直驅風機并網(wǎng)系統(tǒng)在發(fā)生次同步振蕩時會有大量的分布有規(guī)律的諧波產(chǎn)生。

實際系統(tǒng)中的風電場多由幾十臺甚至上百風電機組組成，同一地區(qū)通常有若干風電場接入。由于風機數(shù)目龐大，在分析系統(tǒng)穩(wěn)定性時，構建系統(tǒng)特征方程會面臨特征矩陣維數(shù)過高，統(tǒng)計參數(shù)所需時間過長等問題。因此，必須對風電場整體進行等值，即將同一風電場內的同型號風電機組等值成一臺或幾臺風機。而現(xiàn)有的等值方法在選取參數(shù)時均是基于暫態(tài)值或經(jīng)驗值，缺少系統(tǒng)且有理論值支持的等值方法。

因此，本發(fā)明提出一種用于次同步振蕩仿真的直驅風機等值建模方法，通過分析直驅風機對諧波的動態(tài)響應過程，來獲多機聚合后系統(tǒng)的整體參數(shù)，達到對風電場進行等值的目的。

發(fā)明內容

本發(fā)明提出一種用于次同步振蕩仿真的直驅風機等值建模方法，包括以下步驟：步驟1：建立實際風電場的數(shù)字仿真平臺；步驟2：在風電場出口公共連接點處施加諧波電流激勵，測得諧波電壓幅值；步驟3：根據(jù)諧波電壓幅值和控制器及電路參數(shù)之間的函數(shù)關系，獲得直驅風機等值模型參數(shù)。

進一步，步驟3包括如下子步驟：

1)建立系統(tǒng)小擾動分析模型，其包括直驅風機的鎖相環(huán)、網(wǎng)側換流器控制的小信號模型；

2)根據(jù)形成的小信號模型，通過假定諧波電流激勵輸入的方式，逐步計算得出直驅風機dq坐標系下的電壓、電流及電壓指令值，最后得到風電場出口處各諧波電壓幅值、相位和控制器及電路參數(shù)間的函數(shù)關系：

其中A_nj為各諧波電壓幅值，γ_nj為各諧波電壓相位，n代表諧波次數(shù)，j表示關于工頻50Hz對稱的兩個諧波電壓分量；K_pp,K_ip為鎖相環(huán)比例、積分系數(shù)，K_pdc,K_idc為電壓外環(huán)比例、積分系數(shù)，K_pi,K_ii為電流內環(huán)比例、積分系數(shù)，L_g為電網(wǎng)等效電感，C,L為直流側電容、網(wǎng)側換流器連接電感，δ為諧波電流激勵幅值，ω_s為諧波電流激勵頻率；

3)控制器及電路參數(shù)和諧波電壓幅值間函數(shù)關系的函數(shù)形式可以表示成：

式(2)表示的函數(shù)為式(1)表示的函數(shù)的反函數(shù)，利用matlab中solve函數(shù)求解直驅風機等值模型參數(shù)。

附圖說明：