【技术实现步骤摘要】
基于选择模式分析的双馈风机模型降阶方法
本专利技术属于双馈风机模型建模技术，尤其涉及一种基于选择模式分析的双馈风机模型降阶方法。
技术介绍
随着风电接入电网容量的不断增加，风机对系统稳定性的影响不容忽视。以双馈风机(DFIG)为代表的风电接入对电力系统暂态稳定性和小干扰稳定性的影响研究受到学术界和工业界的广泛关注，而这些问题的研究基础是准确的风电场动态模型。构建适合电力系统仿真的双馈风机模型对风电并网具有重要意义。对每一台双馈风机详细建模，计算精度确实可以达到很高，但也会带来巨大的运算负担。这个运算负担包含了两方面：风电机组数量多，将它们累加起来导致的系统阶数高；风电机组的单机模型通常包含了多个时间尺度的动态行为，对这样的刚性系统进行数值积分较为困难，需要将步长设定得很小。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提供一种基于选择模式分析的双馈风机模型降阶方法，以解决现有技术风电机组数量多，将它们累加起来建模导致的系统阶数高；风电机组的单机模型通常包含了多个时间尺度的动态行为，对这样的刚性系统进行数值...
【技术保护点】
1.一种基于选择模式分析的双馈风机模型降阶方法，它包括：/n步骤1、建立单机无穷大系统的动态数学模型；/n步骤2、对建立的动态数学模型在平衡点处进行线性化处理，/n步骤3、选择主导模态，选择复平面的左半平面中离虚轴最近的模式作为主导模式，用参与矩阵P来确定相关状态；即选择与主导模型相互参与程度最高的状态，作为相关状态变量，剩下的变量为不相关状态变量；/n步骤4、构造降阶模型。/n
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
1.一种基于选择模式分析的双馈风机模型降阶方法，它包括：
步骤1、建立单机无穷大系统的动态数学模型；
步骤2、对建立的动态数学模型在平衡点处进行线性化处理，
步骤3、选择主导模态，选择复平面的左半平面中离虚轴最近的模式作为主导模式，用参与矩阵P来确定相关状态；即选择与主导模型相互参与程度最高的状态，作为相关状态变量，剩下的变量为不相关状态变量；
步骤4、构造降阶模型。
2.根据权利要求1所述的一种基于选择模式分析的双馈风机模型降阶方法，其特征在于：步骤1所述建立单机无穷大系统的动态数学模型包括风轮机模型、传动系统的数学模型、发电机模型、换流器模型以及外部网络模型；
所述风轮机模型为风能与机械能之间的传递关系：
式中，Pt是风轮机输出的机械功率，单位为kW；Cp是无量纲的风能利用系数；λ为叶尖速比；θ为风在涡轮叶片的入射角。Awt是叶片扫掠的面积，单位是m2；ρ是空气密度，单位为kg/m3；vwind是风速，单位是m/s；
所述传动系统的数学模型采用单质量块模型，质量块及传动轴的动态方程为：
Te＝E′qDIqs+E′dDIds
式中ωs、ωr分别为发电机同步转速和转子转速；HD为风轮机惯性时间常数，Tm为轴系转矩，Te为发电机电气转矩，E′qD与E′dD分别是q轴和d轴的暂态转子电压,Iqs与Ids分别是发电机定子侧的q轴电流和d轴电流；
所述发电机模型采用两轴模型，采用q轴超前d轴90°的dq坐标系，并在该坐标系下定义如下变量：
式中T′0是暂态开路时间常数，X′s是暂态电抗，Xm是定子与转子之间的互阻抗，Xs＝Xls+Xm是定子电抗，Xr＝Xlr+Xm是转子电抗，其中Xls为定子漏阻抗，Xm为定子与转子之间的互阻抗，ψqr和ψdr分别是q轴和d轴的暂态磁链；
忽略定子磁链的变化过程采用，简化后的双馈感应风机模型为：
式中Rs为定子电阻，Idr为转子d轴电流，Iqr为转子q轴电流，Vdr为转子d轴电压，Vqr为转子q轴电压，VD为定子端电压，Pgen和Qgen分别是传向电网侧的有功功率和无功功率；
所述换流器模型采用换流器转子侧控制设计基于有功输出和无功输出的解耦，当d轴为定子磁链定向时，定子侧的电压Vqs＝VD，Vds＝0，并且控制系统采用比例-积分(P-I)控制，模型为：
其中x1是有功外环控制积分状态量，KI1是有功外环控制积分系数，KP1是有功外环控制比例系数，x2是电流内环控制积分状态量，KI2是电流内环控制积分系数，KP2是电流内环控制比例系数，x3是无功外环控制积分状态量，KI3是无功外环控制积分系数，KP3是无功外环控制比例系数，x4是电流内环控制积分状态量，KI4是电流内环控制积分系数，KP4是电流内环控制比例系数；Pref为有功功率参考值；Qref为有功功率参考值；
技术研发人员：古庭赟，伍华伟，顾威，徐梅梅，徐长宝，林呈辉，吕黔苏，高吉普，李军，范强，牛唯，张俊玮，苏立，汪明媚，孟令雯，王国松，肖小兵，刘明顺，祝健杨，李博文，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：贵州;52
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