【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统暂态分析领域，特别涉及一种适用于双馈风电机组频率和功率响应分析的动态模型，尤指一种考虑电流环动态的双馈风电机组频率响应建模及分析方法。
技术介绍
1、为应对世界能源资源紧张与环境污染加剧，世界各国出台了能源转型和降碳政策。截止2023年第一季度，我国可再生能源总装机容量达12.58亿千瓦，其中风电已超过3.76亿千瓦。双馈风电作为风电的主要应用机型之一，其频率响应特性主要由其控制环节来决定，通常双馈风电采用跟网型控制方式，并运行于最大功率点跟踪状态，不响应电网的频率变化。可以预见，含大规模风电的电力系统将呈现出低惯量、弱调频能力等特征，对未来新型电力系统的频率稳定性带来了极大挑战，因此，迫切需要建立合适的双馈风电机组频率响应模型，准确刻画双馈风电对未来新型电力系统频率响应特性的影响。
2、电力电子控制下的双馈风电机组动态方程具有阶数高、非线性强特点，但频率稳定问题的限定研究场景认为扰动发生后电网电压幅值几乎不变，即属于小扰动研究范畴，此时采用小信号线性化方法对风电机组各部分组件适当线性化可较为准确表征频率响应特性，目前已有研究对锁相环、功率环控制对双馈风电频率响应的影响分析较为深入，而缺乏电流环控制动态对双馈风电频率响应的深入探讨。
3、综上所述，现有研究关于电流环控制动态对双馈风电频率响应的影响尚属模糊阶段，而电流环作为双馈风电机组背靠背换流器控制中的关键环节，直接影响了转子电流的变化，亟需深入剖析电流环对双馈风电机组的频率响应影响，进一步明晰双馈风电机组对电力系统所呈现的动态响应
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种考虑电流环动态的双馈风电机组频率响应建模及分析方法，解决了现有技术存在的电流环控制对双馈风电频率响应影响难以表征的问题。本专利技术所建模型更准确地描述了双馈风电机组的有功功率和频率响应特性，对含虚拟惯量控制的双馈风电机组、场站以及集群频率响应分析具有普遍适用性，为提高新型电力系统频率稳定性分析及其控制起到重要的作用。本专利技术方法能够揭示含虚拟惯量控制的双馈风电机组在受扰后的有功功率变化规律，准确描述双馈风电机组对电力系统频率的影响，提高了含双馈风电电力系统频率响应模型精度。
2、本专利技术的上述目的通过以下技术方案实现：
3、考虑电流环动态的双馈风电机组频率响应建模及分析方法，通过分别建立双馈风电机组各组成部分的小信号线性化微分方程，基于定子磁链定向原理化简转子磁链和电流环线性化方程，利用状态方程建立考虑电流环控制的双馈风电机组五阶频率响应模型，并分析电流环控制参数对双馈风电机组有功功率-频率响应特性的影响。包括以下步骤：
4、(1)分析含虚拟惯量控制的双馈风电机组在受扰后的功频率响应过程；
5、(2)列写双馈风电机组各组成部分的小信号线性化微分方程；
6、(3)建立双馈风电机组五阶频率响应模型；
7、(4)分析电流环控制参数对双馈风电机组有功功率-频率响应的影响。
8、步骤(1)所述的分析含虚拟惯量控制的双馈风电机组在受扰后的功频率响应过程是：建立双馈风电机组的功率运动方程和电子转矩方程，从有功功率扰动发生前后出发，分析虚拟惯量控制下双馈风电机组转子电流和有功功率的变化过程。
9、步骤(2)所述的列写双馈风电机组各组成部分的小信号线性化微分方程是：在步骤(1)的基础上，分别建立风轮机、异步发电机及其轴系、转子侧功率环控制以及电流环控制的小信号线性化方程。
10、步骤(3)所述的建立双馈风电机组五阶频率响应模型是：根据定子磁链定向原理化简电流环控制作用下的转子磁链方程，联立双馈风电机组各部分的小信号线性化方程，结合现代控制理论推导考虑电流环控制的风电机组五阶闭环传递函数。
11、步骤(4)所述的分析电流环控制参数对双馈风电机组有功功率-频率响应的影响是：在步骤(3)的基础上，采用摄动理论分析电流环控制参数对双馈风电机组有功功率-频率时域和频域响应的影响，以分析考虑电流环控制的双馈风电机组频率响应特性。
12、本专利技术的有益效果在于：与传统的双馈风电机组频率响应模型相比，本专利技术所提出的考虑电流环控制的双馈风电机组频率响应模型不仅可以准确描述风电机组对电力系统频率响应的影响，而且更能准确刻画双馈风电机组的有功功率出力的响应，尤其提高了描述双馈风电机组局部有功功率振荡响应的精度。本专利技术方法可以有效应用于未来新型电力系统的频率稳定分析与控制领域，与传统的频率控制方法来比，能更精确地描述双馈风电机组的功率局部振荡过程和双馈风电机组的功率变化对电力系统的频率响应影响。
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1.一种考虑电流环动态的双馈风电机组频率响应建模及分析方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的考虑电流环动态的双馈风电机组频率响应建模及分析方法，其特征在于：步骤(1)所述的分析含虚拟惯量控制的双馈风电机组在受扰后的功频率响应过程是：建立双馈风电机组的功率运动方程和电子转矩方程，从有功功率扰动发生前后出发，分析虚拟惯量控制下双馈风电机组转子电流和有功功率的变化过程。
3.根据权利要求1所述的考虑电流环动态的双馈风电机组频率响应建模及分析方法，其特征在于：步骤(2)所述的列写双馈风电机组各组成部分的小信号线性化微分方程是：在步骤(1)的基础上，分别建立风轮机、异步发电机及其轴系、转子侧功率环控制以及电流环控制的小信号线性化方程。
4.根据权利要求1所述的考虑电流环动态的双馈风电机组频率响应建模及分析方法，其特征在于：步骤(3)所述的建立双馈风电机组五阶频率响应模型是：根据定子磁链定向原理化简电流环控制作用下的转子磁链方程，联立双馈风电机组各部分的小信号线性化方程，结合现代控制理论推导考虑电流环控制的风电机组五阶闭环传递函数。p>
5.根据权利要求1所述的考虑电流环动态的双馈风电机组频率响应建模及分析方法，其特征在于：步骤(4)分析电流环控制参数对双馈风电机组有功功率-频率响应的影响是：在步骤(3)的基础上，采用摄动理论分析电流环控制参数对双馈风电机组有功功率-频率时域和频域响应的影响，以分析考虑电流环控制的双馈风电机组频率响应特性。
...【技术特征摘要】
1.一种考虑电流环动态的双馈风电机组频率响应建模及分析方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的考虑电流环动态的双馈风电机组频率响应建模及分析方法，其特征在于：步骤(1)所述的分析含虚拟惯量控制的双馈风电机组在受扰后的功频率响应过程是：建立双馈风电机组的功率运动方程和电子转矩方程，从有功功率扰动发生前后出发，分析虚拟惯量控制下双馈风电机组转子电流和有功功率的变化过程。
3.根据权利要求1所述的考虑电流环动态的双馈风电机组频率响应建模及分析方法，其特征在于：步骤(2)所述的列写双馈风电机组各组成部分的小信号线性化微分方程是：在步骤(1)的基础上，分别建立风轮机、异步发电机及其轴系、转子侧功率环控制以及电流环控制...
【专利技术属性】
技术研发人员：辛业春，江守其，李国庆，刘先超，王振浩，王威儒，王延旭，王拓，边竞，姜涛，
申请(专利权)人：东北电力大学，
类型：发明
国别省市：
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