[發(fā)明專利]基于復轉(zhuǎn)矩系數(shù)法的直驅(qū)風電場頻域阻尼系數(shù)分析方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111133106.5
• 申請日: 2021-09-27
• 公開（公告）號: CN113849981A
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發(fā)明（設計）人: 董雪濤;翟文超;嚴干貴;劉震;朱子民;祁曉笑;孫冰;段玉;王小云;段青熙;唐君毅;張媛;李志杰
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)新疆電力有限公司電力科學研究院;東北電力大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F113/06
• 代理公司: 吉林市達利專利事務所 22102
• 代理人: 陳傳林

1.基于復轉(zhuǎn)矩系數(shù)法的直驅(qū)風電場頻域阻尼系數(shù)分析方法，其特征是，它包括以下步驟：

1)構(gòu)建風電場接入交流系統(tǒng)的仿真模型，仿真模型由直驅(qū)風電場、電網(wǎng)兩部分構(gòu)成：

①直驅(qū)風電場建模：

直驅(qū)風電場采用單機倍乘模型，等效為n臺運行工況與控制參數(shù)均相同的1.5MW直驅(qū)風電機組并聯(lián)而成；直驅(qū)風電機組包括：風力機、永磁同步發(fā)電機、四象限變流器、濾波電路；將直驅(qū)風電機組的風力機、永磁同步發(fā)電機，機側(cè)變流器等效為受控電流源，網(wǎng)側(cè)變流器采用電網(wǎng)電壓定向矢量控制，通過給定直流側(cè)電壓u_dc和無功功率參考值生成dq軸電流參考值、PI環(huán)節(jié)，加上前饋補償，得到網(wǎng)側(cè)變流器的輸出電壓，形成網(wǎng)側(cè)變流器的開關(guān)函數(shù)來控制網(wǎng)側(cè)變流器的通斷，網(wǎng)側(cè)變流器主電路數(shù)學模型為(1)式：

式中：L_f為濾波電感；i_d和i_q分別為網(wǎng)側(cè)變流器輸出電流d和電流q軸分量；U_d和U_q分別為電流控制器輸出的調(diào)制電壓d和電壓q軸分量；U_td和U_tq分別為并網(wǎng)點電壓d和電壓q軸分量；ω為額定轉(zhuǎn)速；U_dc為電容電壓；C為直流電容；P_m為輸入功率；

②電網(wǎng)建模：直驅(qū)風電機組等效為受控電流源，經(jīng)過濾波電感L_f及濾波電容C_f，連接至電網(wǎng)部分，受控電流源數(shù)學模型為(2)式：

式中：L_g為電網(wǎng)等值電感；C_f為濾波電容；U_tx、U_ty為同步坐標系下的網(wǎng)側(cè)變流器端電壓；U_gx、U_gy為同步坐標系下的電網(wǎng)電壓；i_gx、i_gy為同步坐標系下的電網(wǎng)電流；i_gd、i_gq為電網(wǎng)電流d和電流q軸分量；U_td和U_tq為并網(wǎng)點電壓d和電壓q軸分量；ω為額定轉(zhuǎn)速；

2)設置直驅(qū)風電場運行狀態(tài)，包括：直驅(qū)風電場類型、運行工況、并網(wǎng)臺數(shù)和控制參數(shù)；在步驟1)構(gòu)建直驅(qū)風電場接入交流系統(tǒng)的仿真模型中，設置直驅(qū)風電場類型，即直驅(qū)風電機組；設置直驅(qū)風電場運行工況，風速-4m/s；設置不同直驅(qū)風電場的并網(wǎng)臺數(shù)，單機倍乘數(shù)目-100臺；設置直驅(qū)風電場的控制參數(shù)，電壓外環(huán)(10，1000)，電流內(nèi)環(huán)(0.23，50)；

3)將直驅(qū)風電場運行工況、并網(wǎng)臺數(shù)以及控制參數(shù)運行狀態(tài)給定后，對線性化模型采用單輸入-單輸出的結(jié)構(gòu)，輸入為直流電容的電壓增量，輸出為電磁功率增量，阻尼系數(shù)為式(3)：

式中：ΔU_dc為電壓增量，ΔP_e為功率增量；

4)對阻尼系數(shù)在次同步及超同步頻段進行掃頻，得到阻尼系數(shù)在響應頻段上的曲線；

5)在振蕩頻率處，找到對應的阻尼系數(shù)，評估系統(tǒng)的阻尼特性；

6)在攝動電網(wǎng)側(cè)強度、運行工況、并網(wǎng)臺數(shù)和控制參數(shù)運行狀態(tài)參數(shù)后，重復步驟3)至步驟5)，再次評估系統(tǒng)的阻尼特性。