发电机有功功率及风电机组参数计算方法、风电机组模型技术

本发明专利技术提供一种发电机有功功率及风电机组参数计算方法、风电机组模型，该发电机有功功率计算方法，应用于建立风力机组模型，包括：获取风力机组所处的风速、空气密度和风力机组的机组参数，机组参数包括风力机的桨叶半径、风力机的最大风能利用系数、风力机最优转矩控制中的最优转矩系数、风力机与发电机的转动惯量和、风力机的最佳叶尖速比；根据风力机组所处的风速、空气密度和风力机组的机组参数计算最大功率点追踪控制下的发电机有功功率。通过实施本发明专利技术，可以直接通过风力机组所处的风速、空气密度，以及风力机组的参数计算得出最大功率点追踪控制下的发电机有功功率，在研究风电机组并网问题时，可以通过该方法简化风电机组模型。

Calculation method of generator active power and wind turbine parameters, wind turbine model

【技术实现步骤摘要】
发电机有功功率及风电机组参数计算方法、风电机组模型
本专利技术涉及风电机组建模领域，具体涉及发一种发电机有功功率及风电机组参数计算方法、风电机组模型。
技术介绍
变速机组采用功率变换器实现变速恒频运行，具有突出的优势，目前已获得广泛应用。变速机组包括全功率变换机组和双馈机组两大类，其中双馈机组的定子绕组和背靠背变流器均接入电网，变速机组中的发电机与电网存在直接耦合，在研究电网扰动对机组的影响时，需要考虑发电机转速以及发电机有功功率。现有技术中，为了研究电网扰动对机组的影响，通常会建立完整的风电机组模型，对风电机组中各部分模型分别建模，包括风速、风力机气动、传动系统、变桨执行机构、发电机、背靠背变流器及其控制、主控系统(包括最大功率跟踪控制、变桨控制)、电网等值等子模块，然而当对大规模风电机组进行仿真研究时，为每一台机组建立包含多个子模块的仿真模型会导致仿真系统异常繁杂，且风电机组中的风力机气动模型包含多个待辨识参数，通常不易获取。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的风电机组模型较复杂的缺陷，从本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发电机有功功率计算方法，应用于建立风力机组模型，其特征在于，包括：/n获取风力机组所处的风速、空气密度和所述风力机组的机组参数，所述机组参数包括风力机的桨叶半径、风力机的最大风能利用系数、风力机最优转矩控制中的最优转矩系数、风力机与发电机的转动惯量和、风力机的最佳叶尖速比；/n根据所述风力机组所处的风速、空气密度和所述风力机组的机组参数计算最大功率点追踪控制下的发电机有功功率。/n

【技术特征摘要】
1.一种发电机有功功率计算方法，应用于建立风力机组模型，其特征在于，包括：
获取风力机组所处的风速、空气密度和所述风力机组的机组参数，所述机组参数包括风力机的桨叶半径、风力机的最大风能利用系数、风力机最优转矩控制中的最优转矩系数、风力机与发电机的转动惯量和、风力机的最佳叶尖速比；
根据所述风力机组所处的风速、空气密度和所述风力机组的机组参数计算最大功率点追踪控制下的发电机有功功率。


2.根据权利要求1所述的发电机有功功率计算方法，其特征在于，
通过以下公式计算所述发电机有功功率：



其中，ka＝0.5ρπR2，ρ表示所述空气密度，R表示所述风力机的桨叶半径，Cp0表示所述风力机的最大风能利用系数，v0表示平均风速，v表示所述风速，kopt表示所述风力机最优转矩控制中的最优转矩系数，Jsum表示所述风力机与发电机的转动惯量和，λ0表示所述风力机的最佳叶尖速比。


3.一种风电机组参数计算方法，其特征在于，包括：
获取风力机组所处的风速、空气密度和所述风力机组的机组参数，所述机组参数包括风力机的桨叶半径、风力机的最大风能利用系数、风力机最优转矩控制中的最优转矩系数、风力机与发电机的转动惯量和、风力机的最佳叶尖速比；
根据所述风力机组所处的风速、空气密度和所述风力机组的机组参数计算所述发电机在最大功率点追踪控制下的发电机有功功率；
获取最大功率点追踪控制下的发电机转速；
根据所述发电机转速和所述发电机有功功率计算机侧变换器有功功率参考值；
根据机侧容量和所述机侧有功功率参考值计算背靠背变流器无功功率参考值。


4.根据权利要求3所述的风电机组参数计算方法，其特征在于，
通过以下公式计算所述发电机有功功率：



其中，ka＝0.5ρπR2，ρ表示所述空气密度，R表示所述风力机的桨叶半径，Cp0表示所述风力机的最大风能利用系数，v0表示平均风速，v表示所述风速，kopt表示所述风力机最优转矩控制中的最优转矩系数，Jsum表示所述风力机与发电机的转动惯量和，λ0表示所述风力机的最佳叶尖速比。


5.根据权利要求3所述的风电机组参数计算方法，其特征在于，
所述获取最大功率点追踪控制下的发电机转速的步骤，包括：
获取所述风力机转速；
根据所述风力机组所处的风速、所述风力机转速、所述风力机与发电机的转动惯量和、以及所述风力机最优转矩控制中的最优转矩系数计算最大功率点追踪控制下的发电机转速。


6.根据权利要求5所述的风电机组参数计算方法，其特征在于，
通过以下公式计算所述发电机转速：



其中，ω0表示所述风力机转速，v0表示平均风速，v表示所述风速，kopt表示所述风力机最优转矩控制中的最优转矩系数，Jsum表示所述风力机与发电机的转动惯量和。


7.根据权利要求3所述的风电机组参数计算方法，其特征在于，
所述机侧变换器有功功率参考值为：其中，S表示转差率，ω1表示所述发电机的同步转速，ω表示所述发电机转速。


8.一种风电机组模型，其特征在于，包括：
第一参数获取模块，用于获取风力机组所处的风速、空气密度和所述风力机组的机组参数，所述机组参数包括风力机的桨叶半径、风力机的最大风能利用系数、风力机最优转矩控制中的最优转矩系数、风力机与发电机的转动惯量和、风力机的最佳叶尖速比；
第一发电机有功功率计算模块，根据所述风力机组所处的空气密度、风速和所述风力机组的机组参数计算所述发电机在所述发电机转速下的最大功率点追踪控制下的发电机有功功率；
第一发电机转速计算模块，用于获取最大功率点追踪控制下的发电机转速；
第一背靠背交流器控制模块，用于根据所述发电机转速和所述发电机有功功率计算机侧变换器有功功率参考值；
第一背靠背变流器模块，用于根据机侧容量和所述机侧有功功率参考值计算背靠背变流器无功功率参考值；
第一发电机模块，用于根据所述背靠背变流器无功功率参考值和所述发电机转速计算发电机等效注入电网电流；
...

【专利技术属性】
技术研发人员：林畅，米志伟，符杨，闫鹤鸣，贾锋，魏书荣，迟忠君，马慧远，谷怀广，刘栋，
申请(专利权)人：全球能源互联网研究院有限公司，国家电网有限公司，上海电力学院，国网北京市电力公司，
类型：发明
国别省市：北京;11