[發明專利]弱電網下雙饋風力發電機在故障穿越期間的降階建模方法

在審

• 申請號: 202110474489.6
• 申請日: 2021-04-29
• 公開（公告）號: CN113193594A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 馬玉梅;朱東海;張梓欽;郭超;鄒旭東;康勇
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02P9/00;G06F30/18;H02P101/15
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 尹麗媛;李智

1.一種弱電網下雙饋風力發電機在故障穿越期間的降階建模方法，其特征在于，包括下述步驟：

S1：構建描述雙饋風力發電機動態特性的系統全階模型，所述系統全階模型包括弱電網模型、鎖相環模型、轉子電流環模型；

S2：將鎖相環輸出相角與并網點電壓相角的偏差角視作慢變量，轉子電流視作快變量，漏磁系數與轉子自感的乘積視作奇異攝動參數ε，從而將所述系統全階模型表達為多時間尺度下奇異攝動模型的形式；

S3：令奇異攝動參數ε＝0時得到所述系統全階模型的極限慢系統模型；引入快時間尺度變量τ，得到所述系統全階模型的極限快系統模型，所述快時間尺度變量τ滿足ετ＝t，t為慢時間尺度變量；從而將所述系統全階模型等效為所述極限快系統模型和極限慢系統模型的組合。

2.如權利要求1所述的建模方法，其特征在于，步驟S1具體為：

S11：通過坐標變換得到定子d軸電壓U_sd和q軸電壓U_sq、轉子d軸電流I_rd和q軸電流I_rq、電網d軸電壓U_gd和q軸電壓U_gq，從而建立所述弱電網模型：(L_s+L_g)U_s＝L_sU_g+L_mL_gI′_r+jω_sL_mL_gI_r；

其中，U_s指定子電壓向量，包含U_sd、U_sq；U_g指電網電壓向量，包含U_gd、U_gq；I_r指轉子電流向量，包含I_rd、I_rq；L_s為定子自感、L_m指定轉子間互感、L_g指電網電感、ω_s指并網點電壓旋轉角頻率；

S12：根據所述偏差角得到dq同步旋轉坐標系和控制域的轉換關系：X^c＝X^dqe^-jδ；X指任意狀態變量，上標c代表控制域，上標dq代表dq同步旋轉坐標系，j代表虛數單位符號，δ代表所述偏差角；

S13：根據S12所述轉換關系，并結合鎖相環的控制策略得到所述鎖相環模型：δ”＝Im(k_pp(U′_se^-jδ-jδ'U_se^-jδ)+U_se^-jδk_ip)；其中，Im指取虛部，k_pp指鎖相環的比例系數，k_ip指鎖相環的積分系數；

S14：根據S12所述轉換關系，并結合轉子電流環的控制策略得到所述轉子電流環模型；其中，σ指漏磁系數，L_r指轉子自感；k_pc指轉子電流環的比例系數，k_ic指轉子電流環的積分系數；上標*代表指令值；上標'和”分別指對時間的一階導數和二階導數。

3.如權利要求2所述的建模方法，其特征在于，步驟S3中，令奇異攝動參數ε＝0得到所述系統全階模型的極限慢系統模型，具體為：

S31＇：根據S14所述轉子電流環模型，令奇異攝動參數ε＝0得到極限慢系統轉子電流環模型為：

S32＇：根據S31＇所述極限慢系統轉子電流環模型求解轉子電流為其中，c代表任意常數，k_c＝k_ic/k_pc；

S33＇：根據S32＇所述轉子電流表達式及S11所述弱電網模型和S13所述鎖相環模型，得到所述系統全階模型的極限慢系統模型為：