双馈风机简化电磁暂态仿真模型、方法、终端及介质技术

本发明专利技术公开了一种双馈风机简化电磁暂态仿真模型、方法、终端及介质，该模型包括：无功控制单元、有功控制单元以及风机接口简化等效模型；无功控制单元用于将风机等值内电势输入至风机接口简化等效模型；有功控制单元用于将风机有功电流指令输入至风机接口简化等效模型；风机接口简化等效模型用于接收风机等值内电势、有功电流指令，并将风力发电系统等效为受控电流源接入电网。本发明专利技术通过利用风机接口简化等效模型，使得电磁暂态仿真模型能够适用于大步长的风力发电系统级仿真分析，可准确仿真风机单元在交流接线端口处有功/无功特性，相比于传统风机详细化电磁暂态模型和平均化模型，具有计算量更小，仿真速度更快的优点。仿真速度更快的优点。仿真速度更快的优点。

【技术实现步骤摘要】
双馈风机简化电磁暂态仿真模型、方法、终端及介质


[0001]本专利技术涉及电力系统仿真
，尤其涉及一种双馈风机简化电磁暂态仿真模型、方法、终端及介质。

技术介绍

[0002]随着风电大规模的接入电网系统，风电已成为现代电力系统中应用最为广泛的分布式电源，与此同时也对电网的运行、维护、调度、控保等产生较大影响。为了分析大规模风电接入对电力系统的影响以及交互机理，需要借助数值电磁暂态仿真工具进行风电单元建模仿真。
[0003]在传统的电力系统分析中，一般将风机等效恒功率源，忽视风机的机械耦合特性，在以Matlab/Simulink为代表的仿真软件中，一般对双馈风机本体、变流器、风能转换等内容采用了全详细化的构建，可精确仿真电机内部的各类暂态以及开关纹波，即能较好地仿真风机的行为特征。但是，这种详细化建模得到的模型往往较为复杂，并且只使用对风机的单机特性研究，其必须依赖小步长；当仿真规模较大、拓扑内开关数量较多后将导致仿真效率急剧下降，仿真耗时可能达到几小时甚至几天。而随着对含大规模风电的电力系统仿真规模需求的不断增加，这种依赖小步长的仿真模型显然已无法满足仿真规模需求，因此亟需一种简化模型以达到在仿真效率与仿真精度方面的平衡。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供双馈风机简化电磁暂态仿真模型、方法、终端及介质，以解决现有的双馈风机电磁暂态仿真模型中存在的只适用于小步长建模，无法适用于较大仿真规模的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供一种双馈风机简化电磁暂态仿真模型，包括：
[0006]无功控制单元、有功控制单元以及风机接口简化等效模型；
[0007]所述无功控制单元用于将风机等值内电势输入至所述风机接口简化等效模型；
[0008]所述有功控制单元用于将风机有功电流指令输入至所述风机接口简化等效模型；
[0009]所述风机接口简化等效模型用于接收所述风机等值内电势、所述有功电流指令，并将风力发电系统等效为受控电流源接入电网。
[0010]进一步，作为优选地，在所述风机接口简化等效模型中，风力发电机的瞬时三相入网电流为：
[0011][0012][0013][0014]式中，i
a
、i
b
、i
c
为三相入网电流；I
M
为入网电流幅值，为功率因素角，θ为电网电压
角度；其中，和I
M
满足：
[0015][0016][0017]进一步，作为优选地，所述无功控制单元包括：风电场电压控制模型以及无功功率控制系统模型；
[0018]所述风电场电压控制模型用于接收端电压值，并将输出的无功功率参考值输入至所述无功功率控制系统模型；
[0019]所述无功功率控制系统模型用于根据无功功率参考值和无功功率的输入值，生成风机等值内电势。
[0020]进一步，作为优选地，所述有功控制单元包括：风功率模型、转子动态模型、有功功率控制系统模型以及桨距角控制系统模型；
[0021]所述风功率模型用于根据环境风速计算机械功率，并将机械功率对应的值输入至所述转子动态模型；
[0022]所述转子动态模型用于根据所述机械功率计算风机转速，并将风机转速对应的值输入至所述有功功率控制系统模型；还用于将涡轮机转速对应的值输入至风功率模型；
[0023]所述有功功率控制系统模型用于根据有功功率和端电压值对所述桨距角控制系统模型进行有功控制；
[0024]所述桨距角控制系统模型用于将桨距角输入至所述风功率模型。
[0025]本专利技术还提供一种双馈风机简化电磁暂态仿真方法，包括：
[0026]输入端电压值、无功功率值至无功控制单元，将计算得到的风机等值内电势输入至风机接口简化等效模型；
[0027]输入环境风速、有功功率值及端电压值至有功控制单元，将计算得到的有功电流指令输入至所述风机接口简化等效模型；
[0028]利用所述风机接口简化等效模型计算风力发电机的瞬时三相入网电流、三相交流电压瞬时值以及电网电压相角。
[0029]进一步，作为优选地，所述利用所述风机接口简化等效模型计算风力发电机的瞬时三相入网电流、三相交流电压瞬时值以及电网电压相角，包括：
[0030]利用电网电压相角与三相交流电压瞬时值的交替求解法进行电磁暂态仿真计算。
[0031]进一步，作为优选地，所述电网电压相角与三相交流电压瞬时值的交替求解法包括：
[0032]在当前时刻先计算电网电压相角，再计算三相交流电压瞬时值；或者，
[0033]在当前时刻先计算三相交流电压瞬时值，再计算电网电压相角。
[0034]进一步，作为优选地，还包括当仿真步长大于预设阈值时，为下一时刻计算的电网电压相角进行补偿。
[0035]本专利技术还提供一种终端设备，包括：
[0036]一个或多个处理器；
[0037]存储器，与所述处理器耦接，用于存储一个或多个程序；
[0038]当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上任一项所述的双馈风机简化电磁暂态仿真方法。
[0039]本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任一项所述的双馈风机简化电磁暂态仿真方法。
[0040]相对于现有技术，本专利技术的有益效果在于：
[0041]本专利技术公开了一种双馈风机简化电磁暂态仿真模型、方法、终端及介质，该模型包括：无功控制单元、有功控制单元以及风机接口简化等效模型；无功控制单元用于将风机等值内电势输入至风机接口简化等效模型；有功控制单元用于将风机有功电流指令输入至风机接口简化等效模型；风机接口简化等效模型用于接收风机等值内电势、有功电流指令，并将风力发电系统等效为受控电流源接入电网。
[0042]本专利技术通过利用风机接口简化等效模型，考虑了仿真步长对受控源结果的影响。通过补偿相角使得电磁暂态仿真模型能够适用于大步长的风力发电系统级仿真分析，可准确仿真风机单元在交流接线端口处有功/无功特性，相比于传统风机详细化电磁暂态模型和平均化模型，具有计算量更小，仿真速度更快的优点。
附图说明
[0043]为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0044]图1是本专利技术某一实施例提供的双馈风机简化电磁暂态仿真模型的结构示意图；
[0045]图2是本专利技术某一实施例提供的双馈风机简化电磁暂态仿真模型的控制方法的原理示意图；
[0046]图3是本专利技术某一实施例提供的基于电流源注入的风机接口简化等效模型电路图；
[0047]图4是本专利技术某一实施例提供的仿真计算过程中的数值变化过程的原理示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双馈风机简化电磁暂态仿真模型，其特征在于，包括：无功控制单元、有功控制单元以及风机接口简化等效模型；所述无功控制单元用于将风机等值内电势输入至所述风机接口简化等效模型；所述有功控制单元用于将风机有功电流指令输入至所述风机接口简化等效模型；所述风机接口简化等效模型用于接收所述风机等值内电势、所述有功电流指令，并将风力发电系统等效为受控电流源接入电网。2.根据权利要求1所述的双馈风机简化电磁暂态仿真模型，其特征在于，在所述风机接口简化等效模型中，风力发电机的瞬时三相入网电流为：口简化等效模型中，风力发电机的瞬时三相入网电流为：口简化等效模型中，风力发电机的瞬时三相入网电流为：式中，i
a
、i
b
、i
c
为三相入网电流；I
M
为入网电流幅值，为功率因素角，θ为电网电压角度；其中，和I
M
满足：满足：3.根据权利要求1所述的双馈风机简化电磁暂态仿真模型，其特征在于，所述无功控制单元包括：风电场电压控制模型以及无功功率控制系统模型；所述风电场电压控制模型用于接收端电压值，并将输出的无功功率参考值输入至所述无功功率控制系统模型；所述无功功率控制系统模型用于根据无功功率参考值和无功功率的输入值，生成风机等值内电势。4.根据权利要求1所述的双馈风机简化电磁暂态仿真模型，其特征在于，所述有功控制单元包括：风功率模型、转子动态模型、有功功率控制系统模型以及桨距角控制系统模型；所述风功率模型用于根据环境风速计算机械功率，并将机械功率对应的值输入至所述转子动态模型；所述转子动态模型用于根据所述机械功率计算风机转速，并将风机转速对应的值输入至所述有功功率控制系统模型；还用于将涡轮机转速对应的值输入至风功率模型；所述有功功率控制系统模型...

【专利技术属性】
技术研发人员：向丽玲，杨银国，易杨，郑建平，李力，刘洋，于珍，伍双喜，杨璧瑜，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力调度控制中心，
类型：发明
国别省市：