一种直驱永磁风电系统耗散能量稳定性检测方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种直驱永磁风电系统耗散能量稳定性检测方法及系统，属于风力发电技术领域。该方法包括以下步骤：S1，获取所述直驱永磁风电系统的运行数据；S2，根据所述运行数据计算直驱永磁风电系统耗散能量；S3，根据所述直驱永磁风电系统耗散能量对系统进行稳定性检测。本发明专利技术构建出网侧变流器锁相环控制、电流环控制以及并联SVG控制环节的风电系统耗散能量模型，基于该耗散能量模型对直驱风电系统进行稳定性检测，实现风电并网系统稳定性的实时检测。

A Detection Method and System for Dissipative Energy Stability of Direct-Driven Permanent Magnet Wind Power System

【技术实现步骤摘要】
一种直驱永磁风电系统耗散能量稳定性检测方法及系统
本专利技术涉及风力发电
，尤其涉及一种直驱永磁风电系统耗散能量稳定性检测方法及系统。
技术介绍
随着能源危机和环境污染双重压力的增加，常规电源被风电大量替代。一方面，风电机组使系统惯性和阻尼水平持续弱化；另一方面，电力电子变流器的快速响应特性，使得风电机组与电网相互耦合，诱发新的宽频带稳定问题。这让电力系统发生多起次同步振荡事故。因此，亟需对次同步振荡的产生机理深入研究。目前，风电并网系统次同步振荡的动态特性分析已逐渐成为国内外众多专家和学者研究的热点。然而，风电机组的解构、控制各异并且振荡过程呈现不确定性、形态多样化的特点，现有的时域仿真分析方法难以实时对风电并网系统进行稳定性检测。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种直驱永磁风电系统耗散能量稳定性检测方法及系统，以解决目前技术方法难以实时对风电并网系统进行稳定性检测的问题。本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：一方面，本专利技术提供了一种直驱永磁风电系统耗散能量稳定性检测方法，包括以下步骤：S1，获取所述直驱永磁风电系统的运行数据；S2，根据所述运行数据计算直驱永磁风电系统耗散能量；S3，根据所述直驱永磁风电系统耗散能量对系统进行稳定性检测。进一步地，所述步骤S1中系统的运行数据包括基频、次同步分量、超同步分量的电压或电流幅值、角频率、初相角以及发电机的电角速度。进一步地，所述步骤S2中直驱永磁风电系统耗散能量WHS为锁相环耗散能量WHS1和电流环耗散能量WHS2的总和，公式如下：WHS＝WHS1+WHS2其中，U为电压，I为电流，X为电压或者电流，X0、ω0、分别为基频电压或电流的幅值、角频率、初相角，X_、分别为次同步分量电压或电流的幅值、初相角，X+、分别为超同步分量电压或电流的幅值、初相角，ωs为发电机的电角速度。进一步地，根据所述直驱永磁风电耗散能量对系统进行稳定性检测包括：当WHS＞0时，直驱风机在次同步振荡过程中持续发出耗散能量，对振荡表现为负阻尼特性，汇入电网的暂态能量不断增大，诱使振荡发散失稳；当WHS＜0时，直驱风机在次同步振荡过程中吸收耗散能量，对振荡表现为正阻尼特性，汇入电网的的暂态能量逐渐减小，振荡最终收敛；当WHS＝0时，直驱风机不发出且不吸收耗散能量，对振荡表现为无阻尼特性，系统为等幅振荡。另一方面，一种直驱永磁风电系统耗散能量稳定性检测系统，包括数据采集模块、耗散能量计算模块、稳定性检测模块、结果输出模块；所述数据采集模块，用于采集直驱永磁风电系统的运行数据；所述耗散能量计算模块，用于根据耗散能量模型及所述数据采集模块输出的运行数据计算直驱永磁风电系统耗散能量；所述稳定性检测模块，用于根据所述直驱永磁风电系统耗散能量对系统进行稳定性检测；所述结果输出模块，用于输出系统耗散能量及对应的系统稳定性检测结果。进一步地，所述数据采集模块采集的运行数据包括基频、次同步分量、超同步分量的电压或电流幅值、角频率、初相角以及发电机的电角速度。进一步地，所述耗散能量求解模块中的耗散能量模型的计算公式如下：WHS＝WHS1+WHS2其中，U为电压，I为电流，X为电压或者电流，X0、ω0、分别为基频电压或电流的幅值、角频率、初相角，X-、分别为次同步分量电压或电流的幅值、初相角，X+、分别为超同步分量电压或电流的幅值、初相角，ωs为发电机的电角速度。进一步地，所述稳定性检测模块对所述耗散能量模型计算出的耗散能量进行稳定性检测包括：当WHS＞0时，直驱风机在次同步振荡过程中持续发出耗散能量，对振荡表现为负阻尼特性，汇入电网的暂态能量不断增大，诱使振荡发散失稳；当WHS＜0时，直驱风机在次同步振荡过程中吸收耗散能量，对振荡表现为正阻尼特性，汇入电网的的暂态能量逐渐减小，振荡最终收敛；当WHS＝0时，直驱风机不发出且不吸收耗散能量，对振荡表现为无阻尼特性，系统为等幅振荡。进一步地，所述结果输出模块输出的系统稳定性检测结果包括振荡发散、振荡收敛和等幅振荡。进一步地，所述数据采集模块的输入端口连接直驱永磁风电系统的数据输出端口，所述数据采集模块的输出端口连接所述耗散能量计算模块的输入端口，所述耗散能量计算模块的输出端口连接所述稳定性检测模块的输入端口，所述稳定性检测模块的输出端口连接所述结果输出模块输入端口。本技术方案的有益效果：本专利技术公开了一种直驱永磁风电系统耗散能量稳定性检测方法及系统，构建出网侧变流器锁相环控制、电流环控制以及并联SVG控制环节的风电系统耗散能量模型，基于该耗散能量模型对直驱风电系统进行稳定性检测，实现风电并网系统稳定性的实时检测，更全面准确地检测直驱风电系统稳定性，可以使得稳定性能够得到有效控制。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。图1为本专利技术实施例的直驱永磁风电系统耗散能量稳定性检测方法流程图；图2为本专利技术实施例的直驱风电机组结构图；图3为本专利技术实施例的永磁同步发电机模型；图4为本专利技术实施例的直驱风机并网系统结构图；图5为本专利技术实施例的直驱风机振荡发散有功功率曲线图；图6为本专利技术实施例的直驱风机振荡发散出口电流频谱图；图7为本专利技术实施例的直驱风机振荡发散端口暂态能量与耗散能量；图8为本专利技术实施例的直驱风机振荡发散暂态能量与有功功率频谱；图9为本专利技术实施例的直驱风机等幅振荡有功功率曲线图；图10为本专利技术实施例的直驱风机等幅振荡端口暂态能量与耗散能量；图11为本专利技术实施例的直驱风机振荡收敛有功功率曲线图；图12为本专利技术实施例的直驱风机振荡收敛端口暂态能量与耗散能量。具体实施方式下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本专利技术的实施例一起用于阐释本专利技术的原理，并非用于限定本专利技术的范围。本专利技术的一个具体实施例，如图1所示，公开了一种直驱永磁风电系统耗散能量稳定性检测方法，包括以下步骤：S1，获取所述直驱永磁风电系统的运行数据；S2，根据所述运行数据计算直驱永磁风电系统耗散能量；S3，根据所述直驱永磁风电系统耗散能量对系统进行稳定性检测。本专利技术通过计算出直驱永磁风电系统耗散能量，对直驱永磁风电并网系统进行稳定性检测，实现风电并网系统稳定性的实时检测，更加全面准确地检测系统稳定性。本专利技术的一个具体实施例，所述步骤S1中系统的运行数据包括基频、次同步分量、超同步分量的电压或电流幅值、角频率、初相角以及发电机的电角速度。本专利技术的一个具体实施例，所述步骤S2中直驱永磁风电系统耗散能量WHS为锁相环耗散能量WHS1和电流环耗散能量WHS2的总和，公式如下：WHS＝WHS1+WHS2其中，U为电压，I为电流，X为电压或者电流，X0、ω0、分别为基频电压或电流的幅值、角频率、初相角，X-、分别为次同步分量电压或电流的幅值、初相角，X+、分别为超同步分量电压或电流的幅值、初相角，ωs为发电机的电角速度。需要说明的是，为了得到直驱永磁风电系统耗散能量，需要首先构建系统暂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种直驱永磁风电系统耗散能量稳定性检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，获取所述直驱永磁风电系统的运行数据；S2，根据所述运行数据计算直驱永磁风电系统耗散能量；S3，根据所述直驱永磁风电系统耗散能量对系统进行稳定性检测。

【技术特征摘要】
1.一种直驱永磁风电系统耗散能量稳定性检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，获取所述直驱永磁风电系统的运行数据；S2，根据所述运行数据计算直驱永磁风电系统耗散能量；S3，根据所述直驱永磁风电系统耗散能量对系统进行稳定性检测。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中系统的运行数据包括基频、次同步分量、超同步分量的电压或电流幅值、角频率、初相角以及发电机的电角速度。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中直驱永磁风电系统耗散能量WHS为锁相环耗散能量WHS1和电流环耗散能量WHS2的总和，公式如下：其中，U为电压，I为电流，X为电压或者电流，X0、ω0、分别为基频电压或电流的幅值、角频率、初相角，X_、分别为次同步分量电压或电流的幅值、初相角，X+、分别为超同步分量电压或电流的幅值、初相角，ωs为发电机的电角速度。4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，根据所述直驱永磁风电耗散能量对系统进行稳定性检测包括：当WHS＞0时，直驱风机在次同步振荡过程中持续发出耗散能量，对振荡表现为负阻尼特性，汇入电网的暂态能量不断增大，诱使振荡发散失稳；当WHS＜0时，直驱风机在次同步振荡过程中吸收耗散能量，对振荡表现为正阻尼特性，汇入电网的的暂态能量逐渐减小，振荡最终收敛；当WHS＝0时，直驱风机不发出且不吸收耗散能量，对振荡表现为无阻尼特性，系统为等幅振荡。5.一种直驱永磁风电系统耗散能量稳定性检测系统，其特征在于，包括数据采集模块、耗散能量计算模块、稳定性检测模块、结果输出模块；所述数据采集模块，用于采集直驱永磁风电系统的运行数据；所述耗散能量计算模块，用于根据耗散能量模型及所述数据采集模块输出的运行数据计算直驱永磁风电系统耗散能量；...

【专利技术属性】
技术研发人员：马静，周晓东，李沛，汪乐天，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京,11