并网变换器的测试方法、装置和系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种并网变换器的测试方法、装置和系统。该测试方法包括：设定并网变换器连接电网的短路容量比测试值、并网变换器端口电压幅值和并网变换器端口电压相角；根据短路容量比测试值、并网变换器端口电压幅值和获取的风机额定功率，计算并网变换器与电网间连接的电阻的调整值和电抗的调整值；基于电阻的调整值、电抗的调整值、并网变换器端口电压幅值和并网变换器端口电压相角，计算电网电压幅值的调整值和电网电压相角的调整值。根据本发明专利技术实施例提供的并网变换器的测试方法，在进行并网变换器的弱电网适应性测试时，可以保证风机端口电压的稳定。

【技术实现步骤摘要】
并网变换器的测试方法、装置和系统
本专利技术涉及风电领域，尤其涉及并网变换器的测试方法、装置和系统。
技术介绍
目前，大规模开发利用可再生能源为解决世界性能源和环境问题开辟了新途径，风电能源是目前具有大规模商业化开发潜能的可再生能源。由于我国风资源分布比较集中，风电开发采用了大规模、高度集中接入和远距离传输的模式。一方面，风电场分布高度集中，区域风电出力即区域风电场向电网输送的有功功率呈现出很大的波动性和不确定性，对电力系统稳定造成很大影响，使风力发电机在电网中的容量受到限制。另一方面，在大规模、远距离输送的情况下，当电网短路容量变小，风机之间以及风机与电网之间的动态耦合增强，使得电力系统稳定控制变得更加复杂。并网变换器在风电系统应用中可以减小风力发电直接并网对电网产生的冲击，并抑制风电功率波动。电网实际条件的不确定性对并网变换器的弱电网适应性提出了更高的要求和挑战。目前对并网变换器的弱电网适应性进行测试时，主要是通过在并网变换器和电网之间串联电抗，改变电网的等效短路容量。但是，当串联电抗不断增大时，由于串联电抗上的压降增大，并网变换器的端口电压逐渐降低，当进一步增大串联电抗时，变换器端口电压会低于设定值，变换器进入低电压穿越控制模式，无法继续进行弱电网适应性的测试。
技术实现思路
本专利技术实施例提供并网变换器的测试方法、装置和系统，在进行风电系统并网变换器的弱电网适应性测试时，通过调整串联电阻和电抗的方式，同时调整电网电压的幅值和相角，保证风机端口电压的稳定。根据本专利技术实施例的一方面，提供一种并网变换器的测试方法，包括：设定并网变换器连接电网的短路容量比测试值、并网变换器端口电压幅值和并网变换器端口电压相角；根据短路容量比测试值、并网变换器端口电压幅值和获取的风机额定功率，计算并网变换器与电网间连接的电阻的调整值和电抗的调整值；基于电阻的调整值、电抗的调整值、并网变换器端口电压幅值和并网变换器端口电压相角，计算电网电压幅值的调整值和电网电压相角的调整值。根据本专利技术实施例的另一方面，提供一种并网变换器的测试装置，包括：测试参数设定模块，用于设定并网变换器连接电网的短路容量比测试值、并网变换器端口电压幅值和并网变换器端口电压相角；电阻和电抗调整值计算模块，用于根据短路容量比测试值、并网变换器端口电压幅值和获取的风机额定功率，计算并网变换器与电网间连接的电阻的调整值和电抗的调整值；电压调整值计算模块，用于基于电阻的调整值、电抗的调整值、并网变换器端口电压幅值和并网变换器端口电压相角，计算电网电压幅值的调整值和电网电压相角的调整值。根据本专利技术实施例的再一方面，提供一种并网变换器的测试系统，包括：存储器、处理器、通信接口和总线；存储器、处理器和通信接口通过总线连接并完成相互间的通信；存储器用于存储程序代码；处理器通过读取存储器中存储的可执行程序代码来运行与可执行程序代码对应的程序，以用于执行一种并网变换器的测试方法，其中，并网变换器的测试方法包括：设定并网变换器连接电网的短路容量比测试值、并网变换器端口电压幅值和并网变换器端口电压相角；根据短路容量比测试值、并网变换器端口电压幅值和获取的风机额定功率，计算并网变换器与电网间连接的电阻的调整值和电抗的调整值；基于电阻的调整值、电抗的调整值、并网变换器端口电压幅值和并网变换器端口电压相角，计算电网电压幅值的调整值和电网电压相角的调整值。根据本专利技术实施例中的并网变换器的测试方法、装置和系统，模拟实际电网环境，进行并网变换器的短路容量比测试，通过调整串联电阻和电抗的方式，同时调整电网电压的幅值和相角，在电网短路容量比不断降低时，维持风电机组端口电压稳定，提高了并网变换器的弱电网适应性测试能力。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，下面将对本专利技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，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是示出根据本专利技术实施例的测试并网变换器的电路结构示意图；图2是示出根据本专利技术一实施例的并网变换器的测试方法的流程图；图3是示出本专利技术实施例的并网变换器与电网连接的等效电路结构示意图；图4是示出根据本专利技术实施例的并网变换器单相向量示意图；图5是示出根据本专利技术一些示例性实施例的并网变换器的测试方法详细流程图；图6是示出图5中计算风机端口视在功率的具体流程图；图7是示出图5中计算电网电压幅值调整值和相角调整值的具体流程图；图8是根据本专利技术一实施例的并网变换器的测试装置的结构示意图；图9是示出根据本专利技术一些示例性实施例的并网变换器的测试装置的具体结构示意图；图10是示出图9中风机端口视在功率计算单元的具体结构示意图；图11是示出图9中电压幅值和相角计算单元的具体结构示意图；图12是示出了可以实现根据本专利技术实施例的并网变换器的测试方法和装置的并网变换器的测试系统的示例性硬件架构的结构图。在附图中，相同的部件使用相同的附图标记，标记说明如下：800-并网变换器的测试装置；810-测试参数设定模块；820-电阻和电抗调整值计算模块；830-电压调整值计算模块；821-电网短路容量计算单元；822-串联等效电抗计算单元；823-电阻调整值计算单元；824-电抗调整值计算单元；831-电压控制目标值获取单元；832-风机端口视在功率计算单元；833-风机端口电流计算单元；834-电压幅值和相角计算单元；8321-感抗值计算子单元；8322-电压矢量获取子单元；8323-有功功率和无功功率子单元；8341-串联等效电抗调整值计算子单元；1200-并网变换器的测试系统；1201-处理器；1202-存储器；1203-通信接口；1210-总线。具体实施方式下面将详细描述本专利技术的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本专利技术，并不被配置为限定本专利技术。对于本领域技术人员来说，本专利技术可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本专利技术的示例来提供对本专利技术更好的理解。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。本专利技术实施例中的风电并网变换器，在下述实施例的描述中，可以简称为并网变换器。并网变换器是风力发电和电力系统并网的关键要素，通过并网变换器调节注入电网的有功功率和无功功率，使风力发电机组与电力系统实现高效、灵活的互联。因此，测试并网变换器的弱电网适应性，有利于提高并网变换器弱电网运行时功率控制稳定性。为了更好的理解本专利技术，下面结合图1描述本专利技术实施例中风力发电系统的并网本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种并网变换器的测试方法，其特征在于，所述测试方法包括：设定并网变换器连接电网的短路容量比测试值、并网变换器端口电压幅值和并网变换器端口电压相角；根据所述短路容量比测试值、所述并网变换器端口电压幅值和获取的风机额定功率，计算所述并网变换器与所述电网间连接的电阻的调整值和电抗的调整值；基于所述电阻的调整值、所述电抗的调整值、所述并网变换器端口电压幅值和所述并网变换器端口电压相角，计算电网电压幅值的调整值和电网电压相角的调整值。

【技术特征摘要】
1.一种并网变换器的测试方法，其特征在于，所述测试方法包括：设定并网变换器连接电网的短路容量比测试值、并网变换器端口电压幅值和并网变换器端口电压相角；根据所述短路容量比测试值、所述并网变换器端口电压幅值和获取的风机额定功率，计算所述并网变换器与所述电网间连接的电阻的调整值和电抗的调整值；基于所述电阻的调整值、所述电抗的调整值、所述并网变换器端口电压幅值和所述并网变换器端口电压相角，计算电网电压幅值的调整值和电网电压相角的调整值。2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述根据所述短路容量比测试值、所述并网变换器端口电压幅值和获取的风机额定功率，计算所述并网变换器与所述电网间连接的电阻的调整值和电抗的调整值，包括：将所述短路容量比测试值与所述风机额定功率的乘积，作为电网短路容量；将所述并网变换器端口电压幅值的平方与所述电网短路容量的比值，作为所述电网的串联等效电抗；根据预设的所述并网变换器与所述电网间的电抗电阻比值和所述串联等效电抗，计算所述电阻的调整值；利用所述电网的额定频率、所述电抗电阻比值和所述电阻的调整值，计算所述电抗的调整值。3.根据要求2所述的测试方法，其特征在于，所述根据预设的所述并网变换器与所述电网间的电抗电阻比值和所述串联等效电抗，计算所述电阻的调整值，包括：利用计算所述电阻的调整值，其中，Rsource为所述电阻的调整值，Zmag为所述串联等效电抗，Xrate为所述电抗电阻比值。所述利用所述电网的额定频率、所述电抗电阻比值和所述电阻的调整值，计算所述电抗的调整值，包括：利用计算所述电抗的调整值，其中，Lsource为所述电抗的调整值，Rsource为所述电阻的调整值，Xrate为所述电抗电阻比值，Freq为所述电网的额定频率。4.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述基于所述电阻的调整值、所述电抗的调整值、所述并网变换器端口电压幅值和所述并网变换器端口电压相角，计算电网电压幅值的调整值和电网电压相角的调整值，包括：根据所述并网变换器端口电压相角和获取的风机并网点基准电压，得到风机端口电压的控制目标值；基于采集的电网三相电压、所述并网变换器端口电压幅值、所述并网变换器端口电压相角和所述电抗的调整值，计算风机端口视在功率；通过所述风机端口视在功率和所述风机端口电压的控制目标值，计算风机端口电流；利用所述电阻的调整值、所述电抗的调整值、所述风机端口电压的控制目标值和所述风机端口电流，计算所述电网电压幅值的调整值和所述电网电压相角的调整值。5.根据权利要求4所述的测试方法，其特征在于，所述根据所述并网变换器端口电压相角和获取的风机并网点基准电压，得到风机端口电压的控制目标值，包括：利用计算所述风机端口电压的控制目标值，其中，为所述风机端口电压的控制目标值，V_Base为所述风机并网点基准电压，为单位弧度，θconverter为所述并网变换器端口电压相角，为所述并网变换器端口电压相角的弧度值，表示实部为且虚部为的复数。6.根据权利要求4所述的测试方法，其特征在于，所述基于采集的电网三相电压、所述并网变换器端口电压幅值、所述并网变换器端口电压相角和所述电抗的调整值，计算风机端口视在功率，包括：利用所述电抗的调整值和所述电网的额定频率，计算所述并网变换器与所述电网间的感抗值；由所述电网三相电压得到电网电压矢量，由所述并网变换器端口电压幅值和所述并网变换器端口电压相角得到并网变换器电压矢量；根据所述电网电压矢量、所述并网变换器电压矢量、所述并网变换器电压矢量与所述电网电压矢量的夹角和所述感抗值，计算风机端口有功功率和风机端口无功功率；根据所述风机端口有功功率和所述风机端口无功功率，得到所述风机端口视在功率。7.根据权利要求6所述的测试方法，其特征在于，所述利用所述电抗的调整值和所述电网的额定频率，计算所述并网变换器与所述电网间的感抗值，包括：利用X＝2πFreqL计算所述并网变换器与所述电网间的感抗值，其中，X为所述并网变换器与所述电网间的感抗值，L为所述电抗的调整值，Freq为所述电网的额定频率；所述根据所述电网电压矢量、所述并网变换器电压矢量、所述并网变换器电压矢量与所述电网电压矢量的夹角和所述感抗值，计算风机端口有功功率和风机端口无功功率，包括：利用计算所述风机端口有功功率和所述风机端口无功功率，其中，为所述电网电压矢量，为所述并网变换器电压矢量，X为所述并网变换器与所述电网间的所述感抗值，δ为所述并网变换器电压矢量与所述电网电压矢量的夹角，P为所述风机端口有功功率，Q为所述风机端口无功功率；所述根据所述风机端口有功功率和所述风机端口无功功率，得到所述风机端口视在功率，包括：利用计算所述风机端口视在功率，其中，为所述风机端口视在功率。8.根据权利要求4所述的测试方法，其特征在于，所述通过所述风机端口视在功率和所述风机端口电压的控制目标值，计算风机端口电流，包括：利用计算所述风机端口电流，其中为所述风机端口电流，为所述风机端口视在功率，为所述风机端口电压的控制目标值。9.根据权利要求4所述的测试方法，其特征在于，所述利用电阻的调整值、所述电抗的调整值、所述风机端口电压的控制目标值和所述风机端口电流，计算所述电网电压幅值的调整值和所述电网电压相角的调整值，包括：基于所述电阻的调整值和所述电抗的调整值，计算所述并网变换器与所述电网间串联等效电抗的调整值；根据所述风机端...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海龙，乔元，曲胜，
申请(专利权)人：北京金风科创风电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11