[發(fā)明專利]基于阻抗建模的海上風(fēng)電機(jī)群并網(wǎng)諧振穩(wěn)定性判別方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010431830.5
• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN111509714B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭明星;黃阮明;邊曉燕;龐愛莉;李灝恩;張奧運;張騫
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)上海市電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院;上海電力大學(xué)
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 楊宏泰

1.一種基于阻抗建模的海上風(fēng)電機(jī)群并網(wǎng)諧振穩(wěn)定性判別方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)構(gòu)建基于雙饋風(fēng)電機(jī)組的大規(guī)模海上風(fēng)電機(jī)群經(jīng)交流并網(wǎng)系統(tǒng)的線性化狀態(tài)空間模型；

2)建立雙饋風(fēng)電機(jī)組的等效阻抗模型，所述的雙饋風(fēng)電機(jī)組的等效阻抗模型具體表示為：

其中，Z_DFIG(s)為雙饋風(fēng)電機(jī)組的等效頻域阻抗，Z_s(s)、Z_m(s)、Z_r(s)分別為轉(zhuǎn)子繞組、定子繞組及互感繞組的頻域阻抗，R_s、L_s分別為定子電阻和漏感電抗，R_r、L_r分別為轉(zhuǎn)子電阻和漏感電抗，L_m為感應(yīng)電機(jī)的勵磁電感，Z_RSC為轉(zhuǎn)子側(cè)變流器的等效阻抗，S_lip(s)為轉(zhuǎn)差率，s為拉普拉斯因子；

3)建立海上風(fēng)電機(jī)群海纜單機(jī)并網(wǎng)等效模型，獲取海纜單機(jī)并網(wǎng)等效阻抗，所述的步驟3)具體包括以下步驟：

31)對于串聯(lián)形成的雙饋風(fēng)電機(jī)組串，根據(jù)功率損耗獲取串聯(lián)海纜單機(jī)等值模型，所述的串聯(lián)海纜單機(jī)等值模型表示為：

其中，Z_es為當(dāng)前雙饋風(fēng)電機(jī)組串的海纜等效阻抗值，n為當(dāng)前雙饋風(fēng)電機(jī)組串包含的風(fēng)電機(jī)組對應(yīng)的海纜段總數(shù)，Z_i為當(dāng)前雙饋風(fēng)電機(jī)組串中第i個風(fēng)電機(jī)組對應(yīng)海纜段的阻抗值；

32)對于串聯(lián)后并聯(lián)的風(fēng)電機(jī)群，根據(jù)串聯(lián)海纜單機(jī)等值模型基礎(chǔ)上，根據(jù)功率損耗進(jìn)行并聯(lián)等值，得到海上風(fēng)電機(jī)群海纜單機(jī)并網(wǎng)等效模型，所述的海上風(fēng)電機(jī)群海纜單機(jī)并網(wǎng)等效模型表示為：

其中，Z_p為多條雙饋風(fēng)電機(jī)組串并聯(lián)后的海纜總等效阻抗值，即海纜單機(jī)并網(wǎng)等效阻抗，為第n_i條雙饋風(fēng)電機(jī)組串對應(yīng)的等效阻抗值，m為并聯(lián)的雙饋風(fēng)電機(jī)組串的總條數(shù)；

4)根據(jù)海上風(fēng)電機(jī)群海纜單機(jī)并網(wǎng)等效模型和雙饋風(fēng)電機(jī)組的等效阻抗模型，采用奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)和伯德圖判定其穩(wěn)定性，當(dāng)單機(jī)并網(wǎng)等效模型趨于穩(wěn)定時，則認(rèn)為原海上風(fēng)電機(jī)群并網(wǎng)系統(tǒng)也趨于穩(wěn)定。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于阻抗建模的海上風(fēng)電機(jī)群并網(wǎng)諧振穩(wěn)定性判別方法，其特征在于，所述的步驟1)中，線性化狀態(tài)空間模型包括多個并聯(lián)的雙饋風(fēng)電機(jī)組串，每個雙饋風(fēng)電機(jī)組串由多個雙饋風(fēng)電機(jī)組串聯(lián)構(gòu)成。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于阻抗建模的海上風(fēng)電機(jī)群并網(wǎng)諧振穩(wěn)定性判別方法，其特征在于，所述的轉(zhuǎn)子側(cè)變流器的等效阻抗Z_RSC簡化表示為：

Z_RSC＝R_RSC+L_r＝-K_p2(K_p1U_sL_m/L_s+1)+L_r

其中，K_p1為轉(zhuǎn)子側(cè)控制器外環(huán)有功比例系數(shù)，K_p2為內(nèi)環(huán)電流比例系數(shù)，U_s為定子電壓。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于阻抗建模的海上風(fēng)電機(jī)群并網(wǎng)諧振穩(wěn)定性判別方法，其特征在于，所述的轉(zhuǎn)差率的表達(dá)式為：

其中，ω_m為轉(zhuǎn)子角速度，s為拉普拉斯因子，j為虛數(shù)單位。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于阻抗建模的海上風(fēng)電機(jī)群并網(wǎng)諧振穩(wěn)定性判別方法，其特征在于，所述的步驟4)中，將海上風(fēng)電機(jī)群并網(wǎng)系統(tǒng)分為源系統(tǒng)和負(fù)載子系統(tǒng)，所述的源系統(tǒng)包括海上風(fēng)電場等效阻抗模型，該海上風(fēng)電場等效阻抗模型由雙饋風(fēng)電機(jī)組的等效阻抗模型和海上風(fēng)電機(jī)群海纜單機(jī)并網(wǎng)等效模型構(gòu)成。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于阻抗建模的海上風(fēng)電機(jī)群并網(wǎng)諧振穩(wěn)定性判別方法，其特征在于，所述的步驟4)中，通過相位裕度φ_margin進(jìn)行穩(wěn)定性判定，當(dāng)相位裕度大于30度時，判定并網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定，則相位裕度φ_margin的表達(dá)式為：

Z₀(s)＝ZRSC+Zp

其中，為海上風(fēng)電機(jī)群頻域阻抗的相位，為負(fù)載子系統(tǒng)的相位，Z₀(s)為海上風(fēng)電機(jī)群頻域阻抗。