[發明專利]一種永磁直驅型風力發電機組電磁暫態模型的構建方法

有效

• 申請號: 202111244036.0
• 申請日: 2021-10-26
• 公開（公告）號: CN113688540B
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 徐秋實;阮博;唐愛紅;楊東俊;范玉宏;趙紅生;鄭旭;杜治;周偉;宋幸
• 申請（專利權）人: 國網湖北省電力有限公司經濟技術研究院;武漢理工大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F113/06
• 代理公司: 武漢市首臻知識產權代理有限公司 42229
• 代理人: 高琴

一種永磁直驅型風力發電機組電磁暫態模型的構建方法，該方法基于ADPSS/ETSDAC仿真平臺，先分別構建風力機仿真模型、永磁同步發電機仿真模型、機側變流器和網側變流器控制仿真模型，再將上述模型互聯，并利用ADPSS/ETSDAC中的電壓源元件進行電網電壓模擬，不僅為有效分析直驅型風力發電機組的動態特性、直驅型風力發電對電力系統的影響等提供基礎平臺，而且為風電場的電壓/頻率主動支撐技術提供參考依據，為實現以新能源為主體的新型電力系統提供很好的技術手段。

技術領域

本發明屬于智能電網領域，具體涉及一種基于ADPSS/ETSDAC的永磁直驅型風力發電機組電磁暫態模型的構建方法。

背景技術

由于我國能源行業碳排放占全國總量的80%以上，其中電力行業碳排放在能源行業中的占比超過40%，為實現碳達峰碳中和目標，我國已明確將構建以新能源為主體的新型電力系統。從供給側方面看，新能源將逐步發展成為裝機和電量主體，近年來，我國新能源產業快速發展，截至2020年年底，我國風電、太陽能發電裝機約5.3億千瓦，占總裝機容量的24%。隨著能源轉型步伐持續加快，預計2030年風電和太陽能發電裝機達到12億千瓦以上，規模超過煤電，成為第一大電源；到2060年前，新能源發電量占比有望超過50%，成為電量主體。

相比與太陽能發電，風力發電發展時間長、技術更成熟，且風力發電更穩定、年利用小時更高，使得風力發電應用更加廣泛。為研究風電系統接入電力系統后的穩定性問題，有必要兼顧大電網仿真速度與精確模擬風電場動態特性的需求，建立風電場精細化仿真模型，以此分析其與電力系統的耦合特性。

根據時間尺度的不同，常規建模方法有電磁暫態建模和機電暫態建模。機電暫態模型則是將風電場部分進行簡化處理，由于機電暫態模型是基于基波、單相、相量的模型，無法反映風電場所包含的大量絕緣柵雙極型晶體管(insulated gate bipolartransistor，IGBT)等電力電子器件的動態過程，無法滿足實際工程的仿真精度需求，所以風電場一般采用電磁暫態建模。現有的電磁暫態仿真軟件中應用較為廣泛的包括Matlab/Simulink、PSCAD/EMTDC、RTDS以及ADPSS，其中Matlab/Simulink和PSCAD/EMTDC仿真平臺不具有實時性，而RTDS為國外仿真平臺，存在技術壁壘。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術存在的上述問題，提供一種基于ADPSS/ETSDAC的永磁直驅型風力發電機組電磁暫態模型的構建方法。

為實現以上目的，本發明的技術方案如下：

一種永磁直驅型風力發電機組電磁暫態模型的構建方法，該方法基于ADPSS/ETSDAC仿真平臺，依次包括以下步驟：

步驟A、構建風力機仿真模型；

步驟B、構建永磁同步發電機仿真模型，該模型為三相電流源等效模型；

步驟C、分別構建機側變流器控制仿真模型和網側變流器控制仿真模型；

步驟D、將得到的風力機仿真模型、永磁同步電機仿真模型以及控制仿真模型互聯，并利用ADPSS/ETSDAC中的電壓源元件進行電網電壓模擬，從而得到永磁直驅型風力發電機組電磁暫態模型。

步驟B中，所述永磁同步發電機仿真模型為：

上式中，、分別為d軸、q軸電抗，t為時間，為定子每相電阻，為磁鏈幅值，為風力機的轉動慣量，為轉動粘黏系數，為發電機極對數，為轉子轉速，為轉子電角速度，為風力機輸出機械轉矩，為發電機輸入電磁轉矩， 、分別為d軸、q軸電流，、分別為d軸、q軸電壓。

所述永磁同步發電機仿真模型包括機械部分模型和電氣部分模型，所述電氣部分模型包括端電壓dq變換模塊、dq軸電流計算模塊、park反變換模塊、電磁轉矩計算模塊；