[发明专利]一种基于可控电流源的机电暂态简化模型建立方法有效
申请号: | 201410424298.9 | 申请日: | 2014-08-24 |
公开(公告)号: | CN104201716A | 公开(公告)日: | 2014-12-10 |
发明(设计)人: | 杨越;孙旻;曹蓓;何伟;张妍 | 申请(专利权)人: | 国家电网公司;国网江西省电力科学研究院 |
主分类号: | H02J3/38 | 分类号: | H02J3/38;G06F17/50 |
代理公司: | 南昌市平凡知识产权代理事务所 36122 | 代理人: | 姚伯川 |
地址: | 100761 *** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 基于 可控 电流 机电 简化 模型 建立 方法 | ||
技术领域
本发明涉及一种基于可控电流源的机电暂态简化模型建立方法,属新能源 发电并网技术领域。
背景技术
风力发电是目前发展最成熟的新能源发电技术,随着风电装机的越来越大, 风电并网对系统产生很大的影响。近年来尤其是永磁直驱风电机组因其维护成 本低、噪声小、效率高,具有较好的低电压穿越能力、运行可靠而备受青睐, 因此研究永磁直驱风电在电网故障下的输出特性成为热点,大多数文献研究的 是电磁暂态模型,包括风力机、传动链、发电机、变流器和控制系统的电磁全 阶模型,主要研究对风机的控制,可以精确反映风电机组的运行特性,但是其 求解费时,仿真计算工作量大,数值收敛性差,用于大规模风电场接入系统影 响的时候,较为复杂,计算速度慢。风电模型的仿真精度和仿真速度之间存在 矛盾,一般需要根据不同的研究需要在两者之间取得某一程度的折中。
发明内容
本发明的目的是,为了克服上述技术中存在的问题,本发明提供了一种基 于可控电流源的机电暂态简化模型建立方法,在保证一定的计算精度下,可以 大幅提高计算速度,且当风电机组增加时,速度提高的更加明显,这样就适合 大规模的电力系统的计算。
实现本发明的技术方案是,首先详细的研究了直驱风电机组通用模型,并 在分析PMSG原理的基础上,针对其中的发电机-变流器模型,提出了一种基于 可控电流源的简化方法,将发电机-变流器模型等值为代数运算的可控电流源。
本发明方法将直驱风电机组通用模型中发电机-变流器模型等值为代数运 算的可控电流源,模拟永磁直驱风电机组的输出特性,通过在PSCAD仿真环境 下搭建模型;所述模型包括发电机/变流器模型、电气控制模型和风力机及桨距 控制模型。
本发明提出的简化方法,在PSCAD仿真软件平台中搭建了对应的简化模 型,在此平台上比较电磁全阶模型和机电暂态简化模型在恒定风速下的仿真结 果,采用机电模型由于不计及变流器中晶闸管的通断,省略了电力电子开关过 程的模拟,仿真时间大为缩短,在相同的仿真步长下,简化模型比全阶模型计 算时间明显缩短,同等简化程度的模型在机组台数增加时,仿真效率提高明显。
本发明研究的直驱风电机组通用模型根据GE公司的风电机组进行建模,主 要用于大型风电场的正序相量时域仿真分析。完整的直驱风机模型包括:发电 机/变流器模型(WT3G)、电气控制模型(WT3E)、风力机及桨距控制模型(WT3W), 永磁直驱风机整体框图如图1所示。
其中,Pgen、Qgen为发电机输出有功功率和无功功率,Ipcmd、E″qcmd为控制有功 的电流和无功的电压指令,Pord、Qcmd为有功和无功功率指令。电气控制根据机 端电压、发电机转速偏差和Pgen、Qgen计算生成Ipcmd、E″qcmd、Pord、Qcmd,Ipcmd、E″qcmd指令输入发电机和变流器,同时根据机端电压计算输出Pgen、Qgen,Pord、Qcmd与 发电机转速偏差输入风力机计算生成桨距角,该桨距角与发电机输出的Pgen共同 输入风力机计算生成发电机转速及其偏差。
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