[发明专利]风速波动下定速风电机组风电场的变参数电容补偿等值建模方法

权利要求书

1.风速波动下定速风电机组风电场的变参数电容补偿等值建模方法，首先将等值前n个风力机气动模型输出量叠加获得等值定速风电机组的风力机气动转矩T_{m_eq}，并将该风力机气动转矩T_{m_eq}输入给两质量块轴系模型，所述两质量块轴系模型还输入来自等值感应电机输出的电磁转矩T_{e_eq}，所述的两质量块轴系模型输出的转子转速ω_{r_eq}给等值感应电机，同时，所述的两质量块轴系模型输出的n个风力机的转速ω_{m_eq}分别给n个风力机气动模型，所述的等值感应电机的机端与等值变压器之间接入变参数电容，等值变压器与风电场公共连接母线之间连接电缆的等值充电电容；

其特征在于变参数电容的电容值C_eq的获取方法，获取过程如下：

首先，计算得到补偿等值前后定速风电机组吸收的无功差的变参数电容的电容值C_{eq_g}：

电机的电磁转矩为：

Te(s)=U2r2s|r2s|2+(x1+x2)2]]>公式一

公式一中，x₁为定速风电机组的定子电抗；x₂为定速风电机组的转子电抗；r₂为定速风电机组的转子电阻；s为滑差；U为定速风电机组的机端电压；利用定速风电机组的机械功率代替电磁转矩，得滑差为：

s=U2r2-U4r22-4Pm2(x1+x2)2r222Pm(x1+x2)2]]>公式二

公式二中，P_m为机械功率；

定速风电机组吸收的无功功率与有功功率之间的关系为：

Qe=-r22+xk(xk+xm)s2r2xmsPe]]>公式三

由公式二和公式三得到：

Q_e＝f(P_e)    公式四

公式四中，f为定速风电机组吸收的无功功率与有功功率之间的对应函数；等值前定速风电机组吸收的无功功率为：

Qe_g=Σi=1nQe_i=Σi=1nf(Pe_i)]]>公式五

等值后等值定速风电机组吸收的无功功率为：

Qeq_g=f(Σi=1nPe_i)]]>公式六

等值前后定速风电机组吸收的无功差的变参数电容的电容值C_{eq_g}的计算公式为：

Ceq_g=Qeq_g-Qe_g2πfU2]]>公式七

公式七中，U为等值定速风电机组的机端电压；

其次，计算得到等值定速风电机组机端的固定电容器的等值电容的电容值C_{eq_c}：

对于机端无功补偿采用固定电容器的等值电容计算：

Σi=1n(U+ΔUZTi)2Ci=(U+ΔUZT_eq)2Ceq_c]]>公式八

公式八中，ΔU_zti为等值前定速风电机组的机端变压器电压降落，ΔU_{zt_eq}为等值定速风电机组的等值变压器电压降落，C_i为等值前定速风电机组的机端接入的固定电容器的电容值；

公式八中ΔU_zti用I_iZ_Ti代替，ΔU_{zt_eq}用Z_{T_eq}∑I_i代替，得等值定速风电机组机端的固定电容器的等值电容的电容值C_{eq_c}为：

Ceq_c=Σi=1nCiU2+2UΣi=1nIiZTiCi+Σi=1n(IiZTi)2CiU2+2U(Σi=1nIi)ZT_eq+((Σi=1nIi)ZT_eq)2]]>公式九

公式九中，I_i为等值前定速风电机组的输出电流，Z_Ti为等值前定速风电机组的机端变压器阻抗，Z_{T_eq}为等值变压器的阻抗；

定速风电机组的输出电流和视在功率存在如下关系：

Ii=Si3Ui]]>公式十

公式十中，S_i为等值前定速风电机组的视在功率，U_i为等值前定速风电机组的机端电压；

把公式九代入公式十中，并假设定速风电机组的机端无功补偿装置使得其功率因数近似等于1，用发电机有功功率替代视在功率，得到等值电容的电容值为：

Ceq_c=Σi=1nCi+2Σi=1nPiZTi*Ci/SBT+Σi=1n(PiZTi*/SBT)2Ci1+2(Σi=1nPi)ZT_eq*/SBT_eq+((Σi=1nPi)ZT_eq*/SB_eq)2]]>公式十一

最后，综合公式七和公式十一，得到变参数电容的电容值C_eq：

C_eq＝C_{eq_g}+C_{eq_c}    公式十二

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