【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一次调频，特别涉及一种es-dfig系统的高风速频率响应模型建立方法。
技术介绍
1、为了应对环境污染和能源危机，风能发电行业迅速壮大。到2022年，全球累计装机容量已达906gw。为了将高渗透率的风能纳入电力系统，需要增强系统的惯性和频率支持能力，以应对可再生能源波动、负载变化和设备故障，以确保电力平衡。因此，近年来，多个国家要求风电场具备一次频率调节的能力。这通常通过桨距角控制、惯性控制和下垂控制等方式来提高风电场的一次调频性能。
2、不同风速下，风电场中各台风机的频率响应动态特性各不相同。详细建模每台涡轮机可以准确反映风电场的动态频率响应特性，但这也使得整个风电场模型变得复杂，可能导致在大规模电力系统中的高维问题，带来沉重的计算负担。为解决这一挑战，现有研究采用了单机/多机等效模型，以减少模型复杂度，提高计算效率。
3、对于嵌入储能系统的风电场，要进行单机/多机等值建模，首先需要分析其一次调频响应特性。在高风速条件下，dfig可以通过桨距角控制来调节频率，由于是es-dfig系统而不是单纯的dfig，两者之间的一次调频响应特性不同；如果采用传统的dfig等效模型来描述es-dfig的频率响应特性，可能会引入较大的误差。因此，为了有效地分析高风速条件下的频率响应特性，需要建立高风速下的es-dfig系统的频率响应模型。
技术实现思路
1、针对目前对储能嵌入式的风电场进行单机/多机等值建模时缺少高风速条件下的es-dfig频率响应模型的问题，
2、一种es-dfig系统的高风速频率响应模型建立方法，包括以下步骤：步骤s1，建立高于额定风速运行情况下dfig运动方程的小信号模型；
3、步骤s2，根据dfig运动方程的小信号模型建立高于额定风速运行情况下dfig转子速度变化方程；
4、步骤s3，根据dfig运动方程的小信号模型和dfig转子速度变化方程建立高风速下的es-dfig系统的频率响应模型。
5、优选地，所述步骤s1具体包括以下步骤：
6、当dfig处于风速高于额定风速的运行状态时，启动桨距角控制，dfig通过调节桨距角来调节频率；dfig运动方程的小信号模型可以表示为：
7、jsδωm(s)＝δtm(s)-δte(s)； (1)
8、
9、
10、其中，j表示dfig的转动惯量，δωm表示机械角速度变化量；δtm、δte分别表示机械转矩的变化量和电磁转矩的变化量；s表示微分算子；δωm(s)表示机械角速度的变化量在复频域中的表达式；δtm(s)表示机械转矩的变化量在复频域中的表达式；δte(s)表示电磁转矩的变化量在复频域中的表达式；
11、v表示风速；kλ表示风能利用系数cp相对于叶尖速比λ的偏导数；f为系统频率，kβ是风能利用系数cp相对于桨距角β的偏导数；δf表示系统频率变化量；ρ表示空气密度，r表示叶片长度；v0表示风速的稳态值，ωm0表示机械角速度的稳态值；pm0表示dfig的机械功率的稳态值；cp0表示风能利用系数cp的稳态值；tm表示机械转矩；ωm表示机械角速度；kp表示引入的参数；δv表示风速的变化量；
12、由机械角速度的变化量δωm和频率变化量δf表示的dfig的电磁转矩的变化量δte描述为：
13、
14、其中，cpmax表示最大风能利用系数，kdf、ki分别表示dfig的下垂控制系数以及虚拟惯性系数。
15、优选地，所述步骤s2中具体包括以下步骤：
16、将公式(2)-(4)代入公式(1)，由频率变化量δf和风速变化量δv表示的机械角速度变化量方程表示为：
17、
18、优选地，所述步骤s3中具体包括以下步骤：
19、当风电机组处于恒转速和恒功率区时，储能单元不再提供转子速度恢复控制，而是通过下垂控制直接响应系统频率的变化，储能单元的输出功率可以表示为：
20、pes-f＝kesf(fref-f)； (6)
21、其中，kesf表示储能单元下垂控制系数，fref表示系统额定频率；
22、电功率的变化δpw可以通过以下公式获得：
23、δpw＝ωm0δte+te0δωm； (7)
24、te0表示电磁转矩的稳态值；
25、将方程(4)和(5)代入方程(8)，并结合方程(6)，得到高风速下的es-dfig系统的频率响应模型为：
26、
27、
28、其中，gv(s)表示es-dfig输出功率变化量δpw相对于δv的传递函数，gf(s)表示δpw相对于δf的传递函数，a、b、c、x、y、z表示引进的系数；usd0表示定子d轴的初始电压值；k表示pwm的控制增益；lm表示定子和转子之间的互感；kp1表示换流器电压外环的比例控制参数；ki1表示换流器电压外环的积分控制参数；ls表示定子绕组的电感。
29、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术所提出的高风速下的es-dfig系统的输出功率小信号模型对比常见的dfig模型，首次考虑到了储能单元es的调频作用，这避免了采用传统的等效模型来描述es-dfig的频率特性时所导致的误差，能够更有效的分析高风速条件下的频率响应特性，从而提高es-dfig系统的等值精度。
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1.一种ES-DFIG系统的高风速频率响应模型建立方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种ES-DFIG系统的高风速频率响应模型建立方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种ES-DFIG系统的高风速频率响应模型建立方法，其特征在于，所述步骤S2中具体包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种ES-DFIG系统的高风速频率响应模型建立方法，其特征在于，所述步骤S3中具体包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种es-dfig系统的高风速频率响应模型建立方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种es-dfig系统的高风速频率响应模型建立方法，其特征在于，所述步骤s1具体包括以下步骤：
3.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：林洁，李秋文，莫东，陆裕富，孙艳，赵梓淇，孔祥云，邓秋荃，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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