考虑控制器参数影响的双馈风机动态惯量评估方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种考虑控制器参数影响的双馈风机动态惯量评估方法及系统，属于双馈风机技术领域。方法包括：实时采集双馈风机的电气量；获取电网参数、双馈风机的电机参数；转速控制器、电压控制器、锁相环控制器的控制参数；通过锁相环提供的锁相角将静止坐标系下采集到的电气量经过Park变换得到旋转坐标系下的直流电气量；根据旋转坐标系下的直流电气量，电机参数和电网参数计算各系数；将上述系数代入风机惯量传递函数，并绘制波特图；根据波特图的幅频特性判断风机的惯性的大小。本评估方法可用于研究控制器参数对双馈风机惯性的影响，可刻画频率扰动过程中双馈风机惯性的时变特性，此外，本方法在频率扰动发生前即可评估双馈风机的惯性。

【技术实现步骤摘要】
考虑控制器参数影响的双馈风机动态惯量评估方法及系统
本专利技术属于双馈风机
，更具体地，涉及考虑控制器参数影响的双馈风机动态惯量评估方法及系统。
技术介绍
大规模新能源发电装备接入电网，导致电力系统的惯量急剧降低。当电力系统存在负荷扰动时，系统的频率波动较为剧烈，甚至威胁电力系统的稳定运行。为确保电力系统的频率维持在特定范围内以及新能源占比的逐年提高，电网导则要求新能源发电系统需具备主动的惯性支撑和一次调频能力。双馈风电机组作为新能源发电装备的一种主流机型，在新能源发电中占据了大量份额，受到了广泛关注。通常，双馈风电机组被认为无法提供自发的惯性响应，为此，现有的方法多引入额外的控制环来使得双馈风电机组具备惯性响应能力。现有的方法多在功率环，转速环，浆距角调节环节或是直流母线环节引入频率相关的控制环节，但是，这些方法无疑增加了系统的复杂度，且会存在因引入新的控制环节而导致其它稳定性问题。最新的研究表明通过修改双馈风电机组自身的控制器参数可以使得双馈风电机组具备主动的惯性响应能力，但是，双馈风电机组存在多个控制器，不同控制器对风机的惯性响应贡献存在差异；同一控制器又存在2个控制参数，即比例参数和积分参数，同一控制器的不同参数对风机的惯性存在怎样的影响；此外，修改控制器参数后风机的惯性响应如何，这些问题均未得到明确的解答。换言之，控制器参数改变后双馈风电机组自身惯量特征亟待进一步评估。现有的评估方式主要通过惯性常数来刻画，但是，惯性常数主要是通过在频率扰动期间转子转速的变化来评估的，需要在扰动结束后才可给出结果，且惯性常数无法刻画频率扰动过程中双馈风电机组惯性的动态特征，是一种平均值评估方式。为刻画扰动期间双馈风电机组的动态惯性变化特征以及在频率扰动发生前即可对机组惯性进行评估，现有的评估方法亟需进一步改进。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种考虑控制器参数影响的双馈风机动态惯量评估方法及系统，旨在比较控制器参数变化对双馈风电机组惯性的影响程度以及刻画双馈风电机组惯性动态变化特征的技术问题。本专利技术一方面提供了一种考虑控制器参数影响的双馈风机的动态惯量评估方法，包括：S1.实时采集双馈风机的电气量，包括定子电压信号Vsabc，转子电流信号Irabc，转子转速信号ωr，转子相位信号θr；S2.获取电网参数、双馈风机的电机参数、转速环控制器、电压环控制器和锁相环控制器参数；S3.通过锁相环提供的锁相角将采集到的电气量经过Park变换得到旋转坐标系下的直流电气量；S4.根据直流电气量，电机参数和电网参数计算定子电感权重系数、线路电感权重系数、dq励磁电压、dq控制角系数、初始转子内部角、励磁电压系数、端口电压系数、同步功率角系数、dq端口电压角系数、dq励磁电压角系数、电网电压偏移系数、等效端口电压系数、等效dq励磁电压系数；S5.将上述结果代入风机惯量传递函数，并绘制波特图；S6.根据波特图的幅频特性判断风机的惯性的大小。本专利技术提供的考虑控制器参数影响的双馈风机的动态惯量评估方法，用于评估双馈风电机组的动态惯量，通过采集双馈风电机组的三相交流电气量；获取双馈风电机组自身参数和机组接入电网参数；根据锁相环输出的锁相角利用Park变换将三相交流电气量转变为dq直流量；根据dq直流量、双馈机组的自身参数和机组接入电网的参数计算相应系数；将相应系数代入惯性评估传递函数中，继而绘制波特图；根据波特图的幅频特性判断双馈风电机组的惯性的大小。本评估方法可在发生频率扰动前评估控制参数对双馈风电机组的惯量的影响。并可评估双馈风电机组在频率扰动期间惯量变化的过程，因此，本评估方法相较于惯性常数的评估方式，具备显著的优越性。进一步地，获取双馈风电机组自身参数和机组接入电网参数包括；电网电压幅值参数Vg0、电网线路电感参数Xg；双馈风机的定子电感参数Xs、互感参数Xm、固有惯量参数H；转速环控制器比例参数kps，积分参数kis、电压环控制器比例参数kpv，积分参数kiv；锁相环控制器比例参数kppll，积分参数kipll。进一步地，根据锁相环输出的锁相角利用Park变换将三相交流电气量转变为dq直流量主要包括：根据锁相角θpll将定子电压信号Vsabc经过Park变换获得定子电压幅值信号Vs0；根据锁相角θpll和转子相位角θr将转子电流信号Irabc经过Park变换为直流信号Ird0、Irq0。进一步地，根据dq直流量、双馈机组的自身参数和机组接入电网的参数计算相应系数，主要包括：定子电感权重系数、线路电感权重系数、dq励磁电压、dq控制角系数、初始转子内部角、励磁电压系数、端口电压系数、同步功率角系数、dq端口电压角系数、dq励磁电压角系数、电网电压偏移系数、等效端口电压系数、等效dq励磁电压系数。定子电感权重系数kXs：线路电感权重系数kXg：d轴励磁电压Emd0为：Emd0＝-Xmirq0，q轴励磁电压Emq0为：Emq0＝Xmird0；d轴控制角系数kθcd为：q轴控制角系数kθcq为：初始转子内部角δE0：励磁电压系数kEm：端口电压系数kVs:同步功率角系数kδE:dq端口电压角系数：其中，d轴端口电压角系数kθgsd为：q轴端口电压角系数kθsqd为：d轴励磁电压角系数kθgEmd为：q轴励磁电压角系数kθgEmq为：电网电压偏移系数kg：kg＝-Vg0sin(θg0-θpll0)；等效端口电压系数keqVs：等效dq轴励磁电压系数，其中，等效d轴励磁电压系数keqmd为：等效q轴励磁电压系数keqmq为：进一步地，将相应参数代入风机惯量评估函数，并绘制波特图，风机惯量评估函数为：其中，根据绘制惯性评估函数J(s)绘制波特图。进一步地，根据波特图的幅频特性判断风机的惯性的大小。如果波特图的幅值小于10时，风机可近似认为无惯性，如果波特图幅值大于等于10，则根据幅值判断不同参数下风机惯性的大小。按照本专利技术的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在计算机程序被处理器运行时控制存储介质所在设备执行上述考虑控制器参数影响的双馈风机动态惯量评估方法。通过本专利技术所构思的以上技术方案，与现有技术相比，能够取得以下有益效果：(1)本专利技术提供的评估方法为一种事前分析方法，即在频率扰动发生前便可分析出双馈风电机组的惯性；(2)本专利技术提供的评估方法是可用于分析双馈风电机组的时变特性，即可分析频率扰动期间风电机组的动态变化；(3)本专利技术提供的评估方法是可分析控制器参数变化对双馈风电机组惯量的影响；(4)本专利技术提供的评估方法可以为不添加额外环节的情况下仅通过调节控制器参数使得双馈风电机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑控制器参数影响的双馈风机的动态惯量评估方法，其特征在于，包括：/nS1.实时采集双馈风机的电气量，包括定子电压信号V

【技术特征摘要】
1.一种考虑控制器参数影响的双馈风机的动态惯量评估方法，其特征在于，包括：
S1.实时采集双馈风机的电气量，包括定子电压信号Vsabc、转子电流信号Irabc、转子转速信号ωr、转子相位信号θr；
S2.获取电网参数、双馈风机的电机参数、转速环控制器、电压环控制器和锁相环控制器参数；所述电网参数包括电网电压幅值参数Vg0、电网线路电感参数Xg，所述双馈风机的电机参数包括定子电感参数Xs、互感参数Xm、固有惯量参数H，所述转速环控制器参数包括比例参数kps、积分参数kis，所述电压环控制器参数包括比例参数kpv、积分参数kiv，所述锁相环控制器参数包括比例参数kppll，积分参数kipll；
S3.通过锁相环提供的锁相角将采集到的电气量进行Park变换得到旋转坐标系下的直流电气量；
S4.根据直流电气量，电机参数和电网参数计算定子电感权重系数、线路电感权重系数、dq励磁电压、dq控制角系数、初始转子内部角、励磁电压系数、端口电压系数、同步功率角系数、dq端口电压角系数、dq励磁电压角系数、电网电压偏移系数、等效端口电压系数、等效dq励磁电压系数；
S5.将上述结果代入风机惯量传递函数，并绘制波特图；
S6.根据波特图的幅频特性判断风机的惯性的大小。


2.如权利要求1所述的一种考虑控制器参数影响的双馈风机的动态惯量评估方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：
定子电压信号Vsabc经过锁相环处理获得锁相角θpll；
根据锁相角θpll将定子电压信号Vsabc经过Park变换获得定子电压幅值信号Vs0；
根据锁相角θpll和转子相位信号θr将转子电流信号Irabc经过Park变换为直流信号Ird0、Irq0。


3.如权利要求2所述的一种考虑控制器参数影响的双馈风机的动态惯量评估方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：
计算定子电感权重系数kXs：
计算线路电感权重系数kXg：
计算dq励磁电压，其中
d轴励磁电压Emd0为：Emd0＝-Xmirq0，q轴励磁电压E...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹旭东，郭祥，梁毅，杨怡航，张梓钦，朱东海，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42