基于RT-Lab双馈型风电虚拟同步发电机性能测试方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于RT‑Lab双馈型风电虚拟同步发电机性能测试方法及系统，其中，系统包括：在RT‑Lab仿真机中搭建的数字模型、双馈风机主控制器、变流器控制器及观测设备，其中，所述数字模型包括异步电机、变压器、变流器及电网。变压器设置在异步电机定子与电网之间；变流器设置在异步电机转子与异步电机定子之间；双馈风机主控制器安装有风机本体及传动轴系的模拟程序，连接变流器控制器及所述RT‑Lab仿真机；变流器控制器连接所述RT‑Lab仿真机；观测设备连接双馈风机主控制器及变流器控制器。本发明专利技术能够避免现场测试的局限性，使得测试结果与实际工程更为接近。同时，能够对不同厂家的双馈型风电虚拟同步发电机的控制策略进行全面评估，为工程应用提供指导。

Performance test method and system of double fed wind synchronous generator based on RT-Lab

The invention provides a performance test method and a system for a RT_Lab-based doubly-fed wind power virtual synchronous generator, wherein the system comprises a digital model built in a RT_Lab simulator, a doubly-fed fan main controller, a converter controller and an observation device, wherein the digital model comprises an asynchronous motor, a transformer, and a converter. Stream and power grid. The transformer is arranged between the stator of the asynchronous motor and the grid; the converter is arranged between the rotor of the asynchronous motor and the stator of the asynchronous motor; the main controller of the doubly-fed fan is installed with the simulation program of the fan body and the drive shaft system, connecting the converter controller and the RT_Lab simulator; and the converter controller is connected with the RT_Lab simulator. The observation equipment is connected with the main controller and the converter controller of the doubly fed fan. The invention can avoid the limitation of field testing and make the test result more close to the actual project. At the same time, the control strategy of the double-fed wind power virtual synchronous generator from different manufacturers can be evaluated comprehensively, which provides guidance for engineering application.

【技术实现步骤摘要】
基于RT-Lab双馈型风电虚拟同步发电机性能测试方法及系统
本专利技术属于风电领域，尤其涉及一种基于RT-Lab双馈型风电虚拟同步发电机性能测试方法及系统。
技术介绍
随着传统能源的日益枯竭和环境问题的日益加剧，以光伏、风电为代表的新能源发电技术发展迅猛，而双馈风机在其中占到了相当大的比例。由于双馈风机采用异步发电机，其输出功率与电网频率和电压几乎不存在耦合，故难以为电网提供必要的频率和电压支撑。随着双馈风机在电网中渗透率的不断提高，迫切要求双馈风机具备与传统同步发电机类似的调频调压能力，虚拟同步发电机(VirtualSynchronousGenerator,VSG)技术提供了一种解决方案。VSG技术通过在控制系统中模拟有功调频和无功调压等特性，使得双馈风机并网系统在外特性上与同步发电机类似，从而为电网提供频率和电压支撑。VSG技术的研究目前尚处于起步阶段，距离大规模工程应用尚有一定距离。为了双馈型风电虚拟同步发电机在未来的大规模推广和应用，迫切需要对其性能进行测试和评估，而目前尚缺乏有效的双馈型风电虚拟同步发电机性能测试方法和系统。目前对双馈型风电虚拟同步发电机的性能测试主要通过数字仿真的方法实现。数字仿真方法仅能对控制策略给出定性的验证，与实际系统在控制结构、信号传输、参数整定等方面有很大区别，对工程应用的指导意义有限。因此，目前还缺乏一种贴近工程实际、切实可行的、能够考虑不同厂家产品差异性的双馈型风电虚拟同步发电机性能测试方法和系统。
技术实现思路
本专利技术用于解决现有技术中采用数字仿真的方法校验双馈型风电虚拟同步发电机的性能，一方面与实际工程一致性有较大出入，另一方面无法对不同厂家产品的差异性进行考量。本专利技术一技术方案为提供一种基于RT-Lab双馈型风电虚拟同步发电机性能测试系统，包括：在RT-Lab仿真机中搭建的数字模型、双馈风机主控制器、变流器控制器及观测设备，其中，所述数字模型包括异步电机、变压器、变流器及电网；所述变压器设置在异步电机定子与所述电网之间，用于升压；所述变流器设置在异步电机转子与异步电机定子之间，用于根据第二控制信号调整所述异步电机的电磁转矩和转速；所述双馈风机主控制器安装有风机本体及传动轴系的模拟程序，连接所述变流器控制器及所述RT-Lab仿真机，用于发出第一控制信号至所述变流器控制器，发送风机转速至所述异步电机转子；所述变流器控制器连接所述RT-Lab仿真机，用于根据第一控制信号发出第二控制信号至所述变流器；所述观测设备连接所述双馈风机主控制器及所述变流器控制器，用于观测并记录所述双馈风机主控制器及所述变流器控制器内的电气量。本专利技术另一技术方案为提供一种基于RT-Lab双馈型风电虚拟同步发电机性能测试方法，包括：搭建前述实施例所述的双馈型风电虚拟同步发电机测试系统；设置仿真工况参数、双馈风机主控制器参数及变流器控制器参数，利用观测设备观测并记录所述双馈风机主控制器及所述变流器控制器内的电气量；根据所述观测设备记录的电气量分析双馈型风电虚拟同步发电机的性能指标；将分析得到的性能指标与标准指标进行对比，确定性能指标是否符合要求。本专利技术将采用半实物硬件在环的工具提出双馈型风电虚拟同步发电机性能测试方法和系统，能够避免现场测试的局限性，使得测试结果与实际工程更为接近。同时，能够对不同厂家的双馈型风电虚拟同步发电机的控制策略(双馈风机主控制器及变频器控制器)进行全面评估，为工程应用提供指导。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例的基于RT-Lab双馈型风电虚拟同步发电机性能测试系统的结构图；图2为本专利技术实施例的基于RT-Lab双馈型风电虚拟同步发电机实际连接图；图3为本专利技术实施例的基于RT-Lab双馈型风电虚拟同步发电机性能测试方法的流程图；图4a及图4b为本专利技术实施例的双馈型风电虚拟同步发电机惯量测试时电网频率及有功功率的波形变化图；图5a及图5b为本专利技术实施例的双馈型风电虚拟同步发电机一次调频测试时电网频率及有功功率的波形变化图。具体实施方式为了使本专利技术的技术特点及效果更加明显，下面结合附图对本专利技术的技术方案做进一步说明，本专利技术也可有其他不同的具体实例来加以说明或实施，任何本领域技术人员在权利要求范围内做的等同变换均属于本专利技术的保护范畴。在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“一具体实施例”、“例如”、等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本专利技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。各实施例中涉及的步骤顺序用于示意性说明本专利技术的实施，其中的步骤顺序不作限定，可根据需要作适当调整。如图1所示，图1为本专利技术实施例的基于RT-Lab双馈型风电虚拟同步发电机性能测试系统的结构图，本实施例能够避免现场测试的局限性，使得测试结果与实际工程更为接近。同时，能够对不同厂家的双馈型风电虚拟同步发电机的控制策略(双馈风机主控制器及变频器控制器)进行全面评估，为工程应用提供指导。具体的，基于RT-Lab双馈型风电虚拟同步发电机性能测试系统包括：在RT-Lab仿真机中搭建的数字模型100、双馈风机主控制器200、变流器控制器300及观测设备400，其中，数字模型100、双馈风机主控制器200、变流器控制器300构成双馈型风电虚拟同步发电机，数字模型100包括异步电机110、变压器120、变流器130及电网140。变压器120设置在异步电机110与电网140之间，用于升压，如图1所示，变压器通过传输线路连接异步电机110及电网140。具体实施时，数字模型包括两级变压器，35kV/690V变压器及220kV/35Kv变压器。变流器130设置在异步电机转子与异步电机定子之间(如图2所示)，用于根据第二控制信号调整异步电机的电磁转矩和转速，以实现调整并网总电流。双馈风机主控制器200安装有风机本体及传动轴系的模拟程序210，连接变流器控制器300及RT-Lab仿真机，用于发出第一控制信号至变流器控制器300，发送风机转速至异步电机转子。详细的说，第一控制信号例如为风机电磁转矩指令值和桨距角指令值。变流器控制器300连接RT-Lab仿真机，用于根据第一控制信号发出第二控制信号至变流器130。详细的说，第二控制信号例如为网侧变流器IGBT脉冲信号、机侧变流器IGBT脉冲信号，网侧接触器合闸信号、励磁接触器合闸信号等控制信号。观测设备400连接双馈风机主控制器200及变流器控制器300，用于观测并记录双馈风机主控制器200及变流器控制器300内的电气量。本实施例中，数字模型实时化后编译成C代码，下载到RT-Lab仿真机中。双馈风机主控制器和变流器控制器为实体硬件，可以为任意厂商已经市场化的产品(与现场运行的双馈风机主控制器一致)或正在研制的产品，本专利技术对双馈风机主控制器及变流器控制器的生产厂商、型号等不作限本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于RT‑Lab双馈型风电虚拟同步发电机性能测试系统，其特征在于，包括：在RT‑Lab仿真机中搭建的数字模型、双馈风机主控制器、变流器控制器及观测设备，其中，所述数字模型包括异步电机、变压器、变流器及电网；所述变压器设置在异步电机定子与所述电网之间，用于升压；所述变流器设置在异步电机转子与异步电机定子之间，用于根据第二控制信号调整所述异步电机的电磁转矩和转速；所述双馈风机主控制器安装有风机本体及传动轴系的模拟程序，连接所述变流器控制器及所述RT‑Lab仿真机，用于发出第一控制信号至所述变流器控制器，发送风机转速至所述异步电机转子；所述变流器控制器连接所述RT‑Lab仿真机，用于根据第一控制信号发出第二控制信号至所述变流器；所述观测设备连接所述双馈风机主控制器及所述变流器控制器，用于观测并记录所述双馈风机主控制器及所述变流器控制器内的电气量。

【技术特征摘要】
1.一种基于RT-Lab双馈型风电虚拟同步发电机性能测试系统，其特征在于，包括：在RT-Lab仿真机中搭建的数字模型、双馈风机主控制器、变流器控制器及观测设备，其中，所述数字模型包括异步电机、变压器、变流器及电网；所述变压器设置在异步电机定子与所述电网之间，用于升压；所述变流器设置在异步电机转子与异步电机定子之间，用于根据第二控制信号调整所述异步电机的电磁转矩和转速；所述双馈风机主控制器安装有风机本体及传动轴系的模拟程序，连接所述变流器控制器及所述RT-Lab仿真机，用于发出第一控制信号至所述变流器控制器，发送风机转速至所述异步电机转子；所述变流器控制器连接所述RT-Lab仿真机，用于根据第一控制信号发出第二控制信号至所述变流器；所述观测设备连接所述双馈风机主控制器及所述变流器控制器，用于观测并记录所述双馈风机主控制器及所述变流器控制器内的电气量。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电气量包括：电磁功率、并网点电压及并网总电流。3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述观测设备为示波器或录波仪。4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述观测设备还用于观测并记录所述双馈风机主控制器内的机械量。5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述机械量包括：风机转速、桨距角及机械功率。6.一种基于权利要求1至5任一项所述的双...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓声，田博，葛俊，宋鹏，刘辉，崔阳，李智，江浩，孙大卫，巩宇，
申请(专利权)人：华北电力科学研究院有限责任公司，国网冀北电力有限公司电力科学研究院，国网冀北电力有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：北京,11