基于控制硬件在环的直驱风电机组阻抗确定方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于控制硬件在环的直驱风电机组阻抗确定方法和装置，先计算仿真接口总延时，然后根据预先构建的直驱风电机组网侧变流器的电流信号延时传递函数和电压信号延时传递函数确定直驱风电机组的正序阻抗和负序阻抗，得到的直驱风电机组的正序阻抗和负序阻抗精度高，且实现过程简单。本发明专利技术直驱风电机组阻抗确定方法可对后续阻抗扫描结果的修正提供理论基础；与离线仿真方式相比，既能继承仿真模型扫描的灵活方便特点，又能克服离线模型对真实控制器忽略等效的误差；与阻抗实测相比，即能继承真实装置控制特征，又能降低大功率线性放大器技术实现难度，同时也大大降低了造价成本。

【技术实现步骤摘要】
基于控制硬件在环的直驱风电机组阻抗确定方法和装置
本专利技术涉及新能源并网振荡
，具体涉及一种基于控制硬件在环的直驱风电机组阻抗确定方法和装置。
技术介绍
当前，在能源紧缺、环境污染以及气候变暖等全球性问题日益严峻的形式下，大规模开发利用风、光等可再生能源成为世界各国能源战略的重要选择。然而，随着可再生能源发电装机占比急剧增大、接入同步电网逐级弱化，正导致电力系统的稳定性特征发生深刻变化，大规模风电场次同步/超同步振荡现象频繁发生，严重影响电网的安全稳定运行。美国、中国、欧洲多国都分别针对其国内出现的次/超同步振荡和谐波振荡等实际问题开展了初步的研究工作，其中基于阻抗理论的大规模新能源并网稳定分析与振荡抑制方法正逐渐被行业公认为一种有效方法，成为学术界的研究热点。在利用阻抗理论分析振荡机理和制定解决措施过程中，如何准确获取新能源并网装置阻抗特征成为成功运用该方法的关键因素之一。目前，获取直驱风电机组阻抗的方式主要包括以下几种：1)基于谐波线性化的小信号阻抗建模方法，该方法基于并网装置详细的主电路结构、控制框图及参数等数据，但在实际工程中上述数据来源成为制约阻抗建模的主要约束条件；2)对并网装置离线仿真模型扫描获取阻抗特征，但仿真模型与实际装置相比在信号调理、采样保持等方面存在简化处理，同时控制参数在实际控制器中需多环节转换，导致获取的直驱风电机组阻抗精度较低；3)采用主动注入法，即在正常电网电压的基波分量中叠加不同频次的谐波电压扰动分量，并实时检测记录由于该频率谐波分量对并网电压及电流的影响数据，最后通过对电压电流数据进行FFT分析，计算得到其在不同频率响应下的阻抗特性，该方式基于扰动注入装置的测量方式可获取直驱风电机组的阻抗，但实现过程困难，且成本高，该方式仍然处于小功率实验室研究阶段。
技术实现思路
针对目前现场实际运行的直驱风电机组，为了克服上述现有技术中的直驱风电机组阻抗精度较低、实现过程困难且成本高不足，本专利技术提供一种基于控制硬件在环的直驱风电机组阻抗确定方法和装置，先根据直驱风电机组网侧变流器的控制周期计算仿真接口总延时，然后根据预先构建的直驱风电机组网侧变流器的电流信号延时传递函数和电压信号延时传递函数确定直驱风电机组的正序阻抗和负序阻抗；直驱风电机组网侧变流器的电流信号延时传递函数和电压信号延时传递函数根据仿真接口总延时确定，最终得到的直驱风电机组的正序阻抗和负序阻抗精度高，实现过程简单，成本低。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采取如下技术方案：一方面，本专利技术提供一种基于控制硬件在环的直驱风电机组阻抗确定方法，包括：根据直驱风电机组网侧变流器的控制周期计算仿真接口总延时；根据预先构建的直驱风电机组网侧变流器的电流信号延时传递函数和电压信号延时传递函数确定直驱风电机组的正序阻抗和负序阻抗；所述直驱风电机组网侧变流器的电流信号延时传递函数和电压信号延时传递函数根据仿真接口总延时确定。根据直驱风电机组网侧变流器的控制周期，并按下式计算仿真接口总延时：Td＝Td1+Td2其中，Td表示仿真接口总延时，Td1表示直驱风电机组网侧变流器控制周期，Td2表示实时仿真器的硬件接口延时。所述直驱风电机组网侧变流器的电流信号延时传递函数和电压信号延时传递函数按下式确定：其中，Gi(s)表示直驱风电机组网侧变流器的电流信号延时传递函数；Gv(s)表示直驱风电机组网侧变流器的电压信号延时传递函数；Td表示仿真接口总延时；s表示拉普拉斯算子，且满足Ts表示控制硬件在环的仿真步长；ωd表示电流信号调理截止角频率，且ωd＝2·π·fd，fd表示电流信号调理截止频率。根据直驱风电机组网侧变流器的电流信号延时传递函数和电压信号延时传递函数，并按下式确定直驱风电机组的正序阻抗和负序阻抗：其中，Zp(s)表示直驱风电机组的正序阻抗，Zn(s)表示直驱风电机组的负序阻抗，L表示直驱风电机组网侧变流器的等效滤波电感，Vdc表示直驱风电机组网侧变流器的直流母线电压，I1表示直驱风电机组网侧变流器的并网基波电流幅值，V1表示直驱风电机组网侧变流器的并网基波电压幅值，φi1表示直驱风电机组网侧变流器的并网功率因数角，ω1表示直驱风电机组网侧变流器的基波角频率，Kf表示直驱风电机组网侧变流器的前馈系数；TPLL(s-jω1)和TPLL(s+jω1)表示直驱风电机组网侧变流器的锁相环控制器闭环传递函数，且HPLL(s-jω1)和HPLL(s+jω1)表示直驱风电机组网侧变流器的锁相环控制器开环传递函数，且有kpt表示锁相环控制器的比例系数，kit表示锁相环控制器的积分系数；Hi(s)表示直驱风电机组网侧变流器的电流控制器传递函数，且kpi表示电流控制器的比例系数，kii表示电流控制器的积分系数。另一方面，本专利技术还提供一种基于控制硬件在环的直驱风电机组阻抗确定装置，包括：计算模块，用于根据直驱风电机组网侧变流器的控制周期计算仿真接口总延时；第一确定模块，用于根据预先构建的直驱风电机组网侧变流器的电流信号延时传递函数和电压信号延时传递函数确定直驱风电机组的正序阻抗和负序阻抗；所述直驱风电机组网侧变流器的电流信号延时传递函数和电压信号延时传递函数根据仿真接口总延时确定。所述计算模块具体用于：根据直驱风电机组网侧变流器的控制周期，并按下式计算仿真接口总延时：Td＝Td1+Td2其中，Td表示仿真接口总延时，Td1表示直驱风电机组网侧变流器控制周期，Td2表示实时仿真器的硬件接口延时。所述装置还包括第二确定模块，所述第二确定模块具体用于：根据仿真接口总延时，并按下式确定直驱风电机组网侧变流器的电流信号延时传递函数和电压信号延时传递函数：其中，Gi(s)表示直驱风电机组网侧变流器的电流信号延时传递函数；Gv(s)表示直驱风电机组网侧变流器的电压信号延时传递函数；s表示拉普拉斯算子，且满足Ts表示控制硬件在环的仿真步长；ωd表示电流信号调理截止角频率，且ωd＝2·π·fd，fd表示电流信号调理截止频率。所述第一确定模块具体用于：根据直驱风电机组网侧变流器的电流信号延时传递函数和电压信号延时传递函数，并按下式确定直驱风电机组的正序阻抗和负序阻抗：其中，Zp(s)表示直驱风电机组的正序阻抗，Zn(s)表示直驱风电机组的负序阻抗，L表示直驱风电机组网侧变流器的等效滤波电感，Vdc表示直驱风电机组网侧变流器的直流母线电压，I1表示直驱风电机组网侧变流器的并网基波电流幅值，V1表示直驱风电机组网侧变流器的并网基波电压幅值，φi1表示直驱风电机组网侧变流器的并网功率因数角，ω1表示直驱风电机组网侧变流器的基波角频率，Kf表示直驱风电机组网侧变流器的前馈系数；TPLL(s-jω1)和TPLL(s+jω1)表示直驱风电机组网侧变流器的锁相环控制器闭环传递函数，且HPLL(s-jω1)和HPLL(s+jω1)表示直驱风电机组网侧变流器的锁相环控制器开环传递函数，且有kpt表示锁相环控制器的比例系数，kit表示锁相环控制器的积分系数；Hi(s)表示直驱风电机组网侧变流器的电流控制器传递函数，且kpi表示电流控制器的比例系数，kii表示电流控制器的积分系数。与最接近的现有技术相比，本专利技术提供的技术方案具有以下有益效果：本专利技术提供的基于控制硬件在环的直驱风电机组阻抗本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于控制硬件在环的直驱风电机组阻抗确定方法，其特征在于，包括：根据直驱风电机组网侧变流器的控制周期计算仿真接口总延时；根据预先构建的直驱风电机组网侧变流器的电流信号延时传递函数和电压信号延时传递函数确定直驱风电机组的正序阻抗和负序阻抗；所述直驱风电机组网侧变流器的电流信号延时传递函数和电压信号延时传递函数根据仿真接口总延时确定。

【技术特征摘要】
1.一种基于控制硬件在环的直驱风电机组阻抗确定方法，其特征在于，包括：根据直驱风电机组网侧变流器的控制周期计算仿真接口总延时；根据预先构建的直驱风电机组网侧变流器的电流信号延时传递函数和电压信号延时传递函数确定直驱风电机组的正序阻抗和负序阻抗；所述直驱风电机组网侧变流器的电流信号延时传递函数和电压信号延时传递函数根据仿真接口总延时确定。2.根据权利要求1所述的基于控制硬件在环的直驱风电机组阻抗确定方法，其特征在于，根据直驱风电机组网侧变流器的控制周期，并按下式计算仿真接口总延时：Td＝Td1+Td2其中，Td表示仿真接口总延时，Td1表示直驱风电机组网侧变流器控制周期，Td2表示实时仿真器的硬件接口延时。3.根据权利要求1所述的基于控制硬件在环的直驱风电机组阻抗确定方法，其特征在于，所述直驱风电机组网侧变流器的电流信号延时传递函数和电压信号延时传递函数按下式确定：其中，Gi(s)表示直驱风电机组网侧变流器的电流信号延时传递函数；Gv(s)表示直驱风电机组网侧变流器的电压信号延时传递函数；Td表示仿真接口总延时；s表示拉普拉斯算子，且满足Ts表示控制硬件在环的仿真步长；ωd表示电流信号调理截止角频率，且ωd＝2·π·fd，fd表示电流信号调理截止频率。4.根据权利要求3所述的基于控制硬件在环的直驱风电机组阻抗确定方法，其特征在于，根据直驱风电机组网侧变流器的电流信号延时传递函数和电压信号延时传递函数，并按下式确定直驱风电机组的正序阻抗和负序阻抗：其中，Zp(s)表示直驱风电机组的正序阻抗，Zn(s)表示直驱风电机组的负序阻抗，L表示直驱风电机组网侧变流器的等效滤波电感，Vdc表示直驱风电机组网侧变流器的直流母线电压，I1表示直驱风电机组网侧变流器的并网基波电流幅值，V1表示直驱风电机组网侧变流器的并网基波电压幅值，φi1表示直驱风电机组网侧变流器的并网功率因数角，ω1表示直驱风电机组网侧变流器的基波角频率，Kf表示直驱风电机组网侧变流器的前馈系数；TPLL(s-jω1)和TPLL(s+jω1)表示直驱风电机组网侧变流器的锁相环控制器闭环传递函数，且HPLL(s-jω1)和HPLL(s+jω1)表示直驱风电机组网侧变流器的锁相环控制器开环传递函数，且有kpt表示锁相环控制器的比例系数，kit表示锁相环控制器的积分系数；Hi(s)表示直驱风电机组网侧变流器的电流控制器传递函数，且kpi表示电流控制器的比例系数，kii表示电流控制器的积分系数。5.一种基于控制硬件在环的直驱风电机组阻抗确定装置，其特征在于，包括：计算模...

【专利技术属性】
技术研发人员：李光辉，王伟胜，刘纯，何国庆，汪海蛟，刘可可，高丽萍，孙艳霞，张兴，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国家电网公司，国网陕西省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11