【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于新能源发电，更具体地，涉及一种双馈风电机组惯量响应特性量化评估方法。
技术介绍
1、全球气候变暖引发了一系列环境问题，风能等清洁能源受到人们的高度关注，风力发电技术得到快速发展。然而，以双馈风力发电机为典型的新能源发电装备经电力电子装备并网，开关器件的快速动作造成其惯量响应能力显著区别于传统同步机，造成电力系统低惯量事故频发。为实现风电等新能源装备的惯量响应，需分析其无附加控制下双馈风机的惯量响应能力，厘清其惯量作用机理，才可进一步提出惯量控制方法。对此，国内外专家学者对风机的惯量响应能力开展了广泛的研究。
2、现有的风机惯量响应能力分析方法主要分为三类。第一类分析方法是通过仿真分析新能源发电的惯量响应能力，第二类分析方法是类比同步机的惯性时间常数。上述分析方法虽能直观地反映风机的惯量响应特性，但是未能计及双馈风机地控制行为、自身动力学特性和系统的行为状态，无法充分地揭示双馈风机的惯量作用机理。第三类分析方法是类比传统同步发电机的转子运动方程，建立双馈风力发电机的内电势相位运动模型，提取出双馈风力发电机的等效惯性系数，所得到的等效惯性系数是个传递函数的表征形式，然后采用bode图进行频域分析各控制器参数的影响规律。该方法可以反映控制环路的动态特性，更真实地反映了风机地惯量响应特性，但bode图分析是一种定性分析，难以对各参数对双馈风机等效惯性的影响大小进行定量分析，并且无法揭示不同环路控制器参数间的相互作用。
技术实现思路
1、针对现有技术的以上缺陷或改进
2、为实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种双馈风电机组惯量响应特性量化评估方法，所述方法包括：
3、步骤s1、类比传统同步发电机转子运动方程，构建不平衡功率激励下双馈风机的相位运动模型，提取双馈风机的等效惯性系数；
4、步骤s2、将一振荡频率对应的振荡角频率带入双馈风机的等效惯性系数；
5、步骤s3、采用sobol灵敏度分析法分析不同采样个数下各控制器参数对所述等效惯性系数的影响，并对影响因素进行排序；
6、步骤s4、更换振荡频率重复步骤s2～s4，直至得到振荡频率范围内，所有不同振荡频率下所述等效惯性系数的影响因素排序。
7、优选的，所述步骤s1中，双馈风机的相位运动模型包括：双馈风机机械部分jeq、转速环控制器pis、无功环控制器piq以及锁相环闭环传递函数gpll，其中，
8、所述双馈风机机械部分jeq为：
9、
10、其中，hs为涡轮机的惯性常数，ωr0为转速稳态值，kr为电磁功率系数，kbeta为桨距角系数，tspeed为生成转速指令的时间常数，s为微分算子，kω为转速系数，kpitch为调桨系数；
11、所述转速环控制器pis为：
12、
13、其中，kps为有功环的比例系数，kis为有功环的积分系数；
14、所述无功环控制器piq为：
15、
16、其中，kpq为无功环的比例系数，kiq为无功环的积分系数；
17、所述锁相环闭环传递函数gpll为：
18、
19、其中，pipll为锁相环控制器，kppll为锁相环比例系数，kipll为锁相环积分系数。
20、优选的，所述步骤s1中，所述双馈风机的等效惯性模型视为函数heq＝f(k1,k2,k3,k4,k5,k6)，其中：
21、heq为所述双馈风机的等效惯性系数；
22、控制器参数k1,k2,k3,k4,k5,k6分别为锁相环的比例系数kppll，锁相环的积分系数kipll，有功环的比例系数kps，有功环的积分系数kis，无功环的比例系数kpq，无功环的积分系数kiq；
23、函数heq＝f(k1,k2,k3,k4,k5,k6)分解为：
24、
25、其中，f0是分解后得到的常量，fi是控制器参数ki单独变化对双馈风机等效惯性系数的效应函数，fij是控制器参数ki和kj同时变化对双馈风机等效惯性系数的效应函数。f1,2,3,4,5,6是控制器参数k1～k6同时变化对双馈风机等效惯性系数的效应函数。
26、优选的，所述步骤s3中，基于sobol灵敏度分析法，所述等效惯性系数heq的一阶灵敏度si、二阶灵敏度sij与总灵敏度sti分别为：
27、
28、
29、
30、其中，si表示单个控制器参数ki对双馈风机等效惯性系数的影响程度；sij表示控制器参数ki和kj共同对双馈风机等效惯性系数的影响程度；stj表示控制器参数k1～k6共同对双馈风机等效惯性系数的影响程度；v(heq)表示所述等效惯性系数heq的总方差，具体为：
31、
32、其中，vi表示第i个控制器参数作用的方差项，vij表示第i个和第j个控制器参数共同作用的方差项；v1,2,3,4,5,6表示所有控制器参数共同作用的方差项。
33、优选的，所述步骤s3中，将控制器参数k1～k6的取值范围内不同的值带入所述等效惯性系数heq中，推导得到方差项vi、vij和v1,2,3,4,5,6。
34、优选的，所述控制器参数k1～k6的取值范围需满足发电系统的稳定运行。
35、优选的，所述步骤s3中，不同的采样个数会得到不同的灵敏度指数，待灵敏度指数的变化稳定后，再对影响因素进行排序。
36、优选的，所述振荡频率范围需满足机电转速控制时间尺度。
37、第二方面，本专利技术提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现第一方面中任一项方法的步骤。
38、第三方面，本专利技术提供了一种电子设备，包括存储器、处理器和存储在所述存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时，实现第一方面中任一项方法的步骤。
39、总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
40、(1)本专利技术提供了一种双馈风电机组惯量响应特性量化评估方法，可以量化分析不同控制器参数对双馈风机等效惯性的影响程度，以及不同控制器参数间的交互作用对双馈风机等效惯性的影响程度；
41、(2)本专利技术提供了一种双馈风电机组惯量响应特性量化评估方法，可以定量分析不同频率下各控制器参数对双馈风机等效惯性的影响程度，为双馈风机的惯量控制方法的提出奠定理论基础；
42、(3)本专利技术提供了一种双馈风电机组惯量响应特性量化评估方法，该惯性分析方法具有高度通用性，可以进一步推广至直驱风机、光伏等新能源发电设备的等效惯性分析。
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1.一种双馈风电机组惯量响应特性量化评估方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中，双馈风机的相位运动模型包括：双馈风机机械部分Jeq、转速环控制器PIs、无功环控制器PIQ以及锁相环闭环传递函数Gpll，其中，
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述双馈风机的等效惯性模型视为函数Heq＝f(K1,K2,K3,K4,K5,K6)，其中：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤S3中，基于Sobol灵敏度分析法，所述等效惯性系数Heq的一阶灵敏度Si、二阶灵敏度Sij与总灵敏度STi分别为：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤S3中，将控制器参数K1～K6的取值范围内不同的值带入所述等效惯性系数Heq中，推导得到方差项Vi、Vij和V1,2,3,4,5,6。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述控制器参数K1～K6的取值范围需满足发电系统的稳定运行。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述振荡频率范围需满足机电转速控制时间尺度。
9.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被执行时，实现权利要求1至8任一项所述方法的步骤。
10.一种电子设备，包括存储器、处理器和存储在所述存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时，实现权利要求1至8任一项所述方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种双馈风电机组惯量响应特性量化评估方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤s1中，双馈风机的相位运动模型包括：双馈风机机械部分jeq、转速环控制器pis、无功环控制器piq以及锁相环闭环传递函数gpll，其中，
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤s1中，所述双馈风机的等效惯性模型视为函数heq＝f(k1,k2,k3,k4,k5,k6)，其中：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤s3中，基于sobol灵敏度分析法，所述等效惯性系数heq的一阶灵敏度si、二阶灵敏度sij与总灵敏度sti分别为：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤s3中，将控制器参数k1～k6的取值范围内不同的值带入所述等效惯性系数heq中，推导得...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱东海，周仪旎，孙海斌，蔡生亮，邹旭东，胡家兵，康勇，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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