一种基于ADPSS风力发电站的暂态等值电势辨识方法技术

本发明专利技术提出一种基于ADPSS风力发电站的暂态等值电势辨识方法，流程包括：建立风电并网系统；确定风电系统SVPWM触发角度；计算网侧变换器的输出网侧电压；判断当前风力系数变化率Pb是否超过设定风力系数的变化阀值；计算风力发电站暂态电势；在ADPSS软件中建立仿真模型，验证本发明专利技术的有效性；本发明专利技术采用虚拟磁链技术的风力发电站可以省去电网侧的电压传感器，采用SVPWM技术将正弦波等效为一系列等时间间隔的脉冲信号，控制转子侧变换器的导通，用频率占空比的方式控制网侧变换器的导通，输出接近正弦的网侧交流电压，具有良好的动、静态特性，此方法为风力发电站暂态等值电势在线辨识提供了依据。

A Transient Equivalent Potential Identification Method for Wind Power Station Based on ADPSS

The invention provides a transient equivalent potential identification method based on ADPSS wind power station, which includes: establishing wind power Grid-connected system; determining the trigger angle of SVPWM of wind power system; calculating the output grid-side voltage of grid-side converter; judging whether the current change rate of wind power coefficient Pb exceeds the change threshold of set wind power coefficient; calculating the transient potential of wind power station; and building in ADPSS software. Vertical simulation model verifies the validity of the invention; the wind power station adopting virtual flux technology can omit voltage sensors on the grid side, use SVPWM technology to equivalent sinusoidal wave to a series of equal time interval pulse signals, control the turn-on of the rotor side converter, control the turn-on of the grid side converter by frequency duty ratio, and output the grid-side AC close to sinusoidal. Current and voltage have good dynamic and static characteristics. This method provides a basis for on-line identification of transient equivalent potential of wind power station.

【技术实现步骤摘要】
一种基于ADPSS风力发电站的暂态等值电势辨识方法
本专利技术属于电网
，具体涉及一种基于ADPSS风力发电站的暂态等值电势辨识方法。
技术介绍
随着风力发电场并网规模的不断扩大，势必造成电力系统的静态和动态稳定性降低，对风力发电系统并网带来严重的影响。由于风力发电场很容易受到风、湿度等环境的因素影响，网侧变换器输出的电势会与电网之间产生复杂交互影响。为了更透侧的了解和利用风力发电技术，需要对风力发电站进行在线监测，计算风力发电站的等值电势，提高电力系统的稳定运行。目前风力发电系统的结构比较复杂，需采用电压、电流、转速等传感器。大量的传感器不但增加了系统的成本和复杂性，而且个别器件的性能下降或失效降低整个系统的可靠性，针对电压、电流的无传感器技术研究鲜见报道。风力发电系统机电暂态模型大多数进行了不同程度的简化，不能很好的反应风机特性。电磁暂态模型仅限于小规模仿真，不能应用于仿真大规模实际电力系统。所以我们专利技术可以很好地解决现有技术存在的不足或者缺陷。
技术实现思路
基于以上技术问题，本专利技术提出一种基于ADPSS风力发电站的暂态等值电势辨识方法，电网对风力发电站并网要求比较高，因此采用虚拟磁链技术的风力发电站可以省去电网侧的电压传感器，采用SVPWM技术将正弦波等效为一系列等时间间隔的脉冲信号，控制转子侧变换器导通，用频率占空比的方式控制网侧变换器的导通，输出接近正弦的网侧交流电压，具有良好的动、静态特性。此方法为风力发电站暂态等值电势在线辨识提供了依据。一种基于ADPSS风力发电站的暂态等值电势辨识方法，包括以下步骤：步骤1：建立风电并网系统，包括风力发电机、转子侧变换器、网侧变换器和电网；风力发电机的直流输出端与转子侧变换器相连接，转子侧变换器与网侧变换器相连接，网侧变换器与电网相连接；采用电网虚拟磁链分析技术计算得网侧电压Uout，转子侧变换器采用SVPWM控制方法；步骤2：获取风力发电机输出电压Up，风电并网系统的转子侧变换器电压值Us与相应的开关函数Sa、Sb、Sc的数学表达式，确定风电系统SVPWM触发角度θ；所述风电并网系统的转子侧变换器的电压值与相应的开关函数Sa、Sb、Sc的数学表达式，如下所示：SVPWM定义为一个开关函数Sx，当转子侧变换器的上桥臂导通时，开关函数Sx＝1，否则，开关函数Sx＝0，Sa、Sb、Sc分别代表不同的空间电压矢量，在传统两电平的逆变控制系统中，Sa、Sb、Sc分为2个零矢量和6个非零矢量，其中，2个零矢量为：U0(000)、U7(111)，6个非零矢量为：U1(100)、U2(110)、U3(010)、U4(011)、U5(001)、U6(101)；2个零矢量在原点，空间电压矢量Us在任一时刻都会位于某一扇区，因此，Us由复平面包围的某扇区的两条非零矢量Ux、Uy组成，无论相位角θ如何变化，Us均用两条非零矢量进行表示；在SVPWM开关周期Ts内，设Us的工作时间为Ts，Ux的工作时间分Tx，Uy的工作时间为Ty，此时Tx+Ty＝Ts，Us表达式为UsTs＝UxTx+UyTy，Up＝Ux＝Uy即：且：式中，m为SVPWM的调制系数，风电系统SVPWM触发角度θ，Ts为定值，不随时间而改变，ω为角速度，t为时间变量；当Us位于第一扇区时，Tx为T1，Ty为T2，此时可得：式中，n为自然数；当Us位于第二扇区时，Tx为T2，Ty为T3，可得：当Us位于第三扇区时，Tx为T3，Ty为T4，可得：当Us位于第四扇区时，Tx为T4，Ty为T5，可得：当Us位于第五扇区时，Tx为T5，Ty为T6，可得：当Us位于第六扇区时，Tx为T6，Ty为T1，可得：步骤3：根据不同导通时刻Tx和Ty，确定转子侧变换器的输出电压Ud0的计算公式如下所示：步骤4：根据网侧变换器的频率占空比β和转子侧变换器的输出电压Ud0，计算网侧变换器的输出网侧电压Uuv的计算公式如下所示：风力发电站网侧变换器输出电势有效值UUV计算公式如下所示：步骤5：判断当前风力系数变化率Pb是否超过设定风力系数的变化阀值Ps，若是，则设定风力变化系数L＝1，否则设定风力变化系数L＝0；步骤6：根据网侧变换器的输出电势有效值UUV基于电网虚拟磁链定向得到的网侧电压Uout以及风力变化系数L，计算风力发电站暂态电势U；风力发电站暂态等值电势的U的计算公式如下：其中，n＝1,2,3……∞,ω为角频率。在ADPSS软件中建立步骤1中所述风电并网系统仿真模型，在仿真软件中计算风力发电站的暂态等值电势并进行验证，若本专利技术计算的风力发电站暂态等值电势U与ADPSS软件中计算所得的暂态等值电势UADPSS之差的绝对值对风力发电站暂态等值电势U的百分数小于等于精度阈值e，则验证本专利技术是有效的；有益技术效果：本专利技术提出了一种基于ADPSS风力发电站的暂态等值电势辨识方法，采用虚拟磁链技术的风力发电站可以省去电网侧的电压传感器，采用SVPWM技术将正弦波等效为一系列等时间间隔的脉冲信号，控制转子侧变换器的导通，用频率占空比的方式控制网侧变换器的导通，输出接近正弦的网侧交流电压，具有良好的动、静态特性，此方法为风力发电站暂态等值电势在线辨识提供了依据。附图说明图1为本专利技术实施例的一种基于ADPSS风力发电站的暂态等值电势辨识方法流程图；图2为本专利技术实施例的电压空间矢量图；图3为本专利技术实施例的风电并网系统结构框图；图中：1-风力发电机，2-转子侧变换器，3-网侧变换器，4-电网。具体实施方式下面结合附图和具体实施实例对专利技术做进一步说明，本实施方式中，某风力发电站采用的是单台额定功率1.5WM，风电站共10台风机，风机的出口电压是Up＝690V，网侧变换器的占空比为p＝0.8，基于电网虚拟磁链定向得到的网侧电压Uout＝385V，Ts＝2，调制系数m＝1，风力系数变化率Pb为1.8WM，风机阈值Ps为1.5WM。一种基于ADPSS风力发电站的暂态等值电势辨识方法，如图1所示，包括一下步骤：步骤1：建立风电并网系统，如图3所示，包括风力发电机1、转子侧变换器2、网侧变换器3和电网4；风力发电机1的直流输出端与转子侧变换器2相连接，转子侧变换器2与网侧变换器3相连接，网侧变换器3与电网4相连接；采用电网虚拟磁链分析技术计算得Uout，转子侧变换器2采用SVPWM控制方法。步骤2：获取风力发电机输出电压Up，风电并网系统的转子侧变换器电压值Us与相应的开关函数Sa、Sb、Sc的数学表达式，确定风电系统SVPWM触发角度θ；所述风电并网系统的转子侧变换器的电压值与相应的开关函数Sa、Sb、Sc的数学表达式，如下所示：SVPWM定义为一个开关函数Sx，当转子侧变换器的上桥臂导通时，开关函数Sx＝1，否则，开关函数Sx＝0，Sa、Sb、Sc分别代表不同的空间电压矢量，在传统两电平的逆变控制系统中，Sa、Sb、Sc分为2个零矢量和6个非零矢量，其中，2个零矢量为：U0(000)、U7(111)，6个非零矢量为：U1(100)、U2(110)、U3(010)、U4(011)、U5(001)、U6(101)；如图2所示，2个零矢量在原点，空间电压矢量Us在任一时刻都会位于某一扇区，因此，Us由复平面包围的某扇区的两条非零矢量Ux、Uy组成，无本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于ADPSS风力发电站的暂态等值电势辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：建立风电并网系统，包括风力发电机、转子侧变换器、网侧变换器和电网；风力发电机的直流输出端与转子侧变换器相连接，转子侧变换器与网侧变换器相连接，网侧变换器与电网相连接；采用电网虚拟磁链分析技术计算得网侧电压Uout，转子侧变换器采用SVPWM控制方法；步骤2：获取风力发电机输出电压Up，风电并网系统的转子侧变换器电压值Us与相应的开关函数Sa、Sb、Sc的数学表达式，确定风电系统SVPWM触发角度θ；所述风电并网系统的转子侧变换器的电压值与相应的开关函数Sa、Sb、Sc的数学表达式，如下所示：SVPWM定义为一个开关函数Sx，当转子侧变换器的上桥臂导通时，开关函数Sx＝1，否则，开关函数Sx＝0，Sa、Sb、Sc分别代表不同的空间电压矢量，在传统两电平的逆变控制系统中，Sa、Sb、Sc分为2个零矢量和6个非零矢量，其中，2个零矢量为：U0(000)、U7(111)，6个非零矢量为：U1(100)、U2(110)、U3(010)、U4(011)、U5(001)、U6(101)；2个零矢量在原点，空间电压矢量Us在任一时刻都会位于某一扇区，因此，Us由复平面包围的某扇区的两条非零矢量Ux、Uy组成，无论相位角θ如何变化，Us均用两条非零矢量进行表示；在SVPWM开关周期Ts内，设Us的工作时间为Ts，Ux的工作时间分Tx，Uy的工作时间为Ty，此时Tx+Ty＝Ts，Us表达式为UsTs＝UxTx+UyTy，Up＝Ux＝Uy即：...

【技术特征摘要】
1.一种基于ADPSS风力发电站的暂态等值电势辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：建立风电并网系统，包括风力发电机、转子侧变换器、网侧变换器和电网；风力发电机的直流输出端与转子侧变换器相连接，转子侧变换器与网侧变换器相连接，网侧变换器与电网相连接；采用电网虚拟磁链分析技术计算得网侧电压Uout，转子侧变换器采用SVPWM控制方法；步骤2：获取风力发电机输出电压Up，风电并网系统的转子侧变换器电压值Us与相应的开关函数Sa、Sb、Sc的数学表达式，确定风电系统SVPWM触发角度θ；所述风电并网系统的转子侧变换器的电压值与相应的开关函数Sa、Sb、Sc的数学表达式，如下所示：SVPWM定义为一个开关函数Sx，当转子侧变换器的上桥臂导通时，开关函数Sx＝1，否则，开关函数Sx＝0，Sa、Sb、Sc分别代表不同的空间电压矢量，在传统两电平的逆变控制系统中，Sa、Sb、Sc分为2个零矢量和6个非零矢量，其中，2个零矢量为：U0(000)、U7(111)，6个非零矢量为：U1(100)、U2(110)、U3(010)、U4(011)、U5(001)、U6(101)；2个零矢量在原点，空间电压矢量Us在任一时刻都会位于某一扇区，因此，Us由复平面包围的某扇区的两条非零矢量Ux、Uy组成，无论相位角θ如何变化，Us均用两条非零矢量进行表示；在SVPWM开关周期Ts内，设Us的工作时间为Ts，Ux的工作时间分Tx，Uy的工作时间为Ty，此时Tx+Ty＝Ts，Us表达式为UsTs＝UxTx+UyTy，Up＝Ux＝Uy即：且：其中，m为SVPWM的调制系数，风电系统SVPWM触发角度θ，Ts为定值，不随时间而改变...

【专利技术属性】
技术研发人员：李小腾，石凯，李俊，张星，徐得超，张志华，张艳丽，彭书涛，王峰，穆清，王祥旭，陈绪江，郑伟杰，王艺璇，
申请(专利权)人：国网陕西省电力公司电力科学研究院，中国电力科学研究院有限公司，沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61