[发明专利]直驱风机变流控制系统的实时仿真测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及测试及计量技术领域，尤其涉及一种直驱风机变流控制系统的 实时仿真测试方法。

背景技术

风电场规模和风力发电机单机容量不断提高，风电渗透功率随之不断提升。 自然风的随机性和间歇性对电网安全可靠运行的影响日益显现；同时，风电机 组并网运行改变了原有系统结构和潮流分布，对继电保护等电力二次设备性能 提出了更高的要求。比如，风电机组短路特性与常规能源机组的差别较大，在 故障发生时，使得故障电流大小及流向发生改变。因此，如何真实再现风电机 组发电并网的动态特性，模拟低电压穿越等特殊现象，检验并改善风电机组动 态特性以满足系统安全可靠运行的需要，显得尤为迫切、十分必要。

国内外针对风电机组并网发电的研究主要是基于动模和仿真软件进行。 MATLAB/Simulink、PSCAD/EMTDC等仿真工具提供了丰富的模型库，用户可以方 便地进行模型搭建。然而，离线仿真软件存在共有的缺陷：一是计算速度慢， 不能满足实时计算的要求；二是不具备与实际装置交互的能力，无法开展电力 自动化设备的闭环测试研究。目前国内风机变流器测试主要是通过动模实现， 存在的缺点主要有：1)国内用于风机测试的动模系统主要针对双馈式风机进行 搭建，而一般双馈式风机仅为1.5MW，故该系统无法满足5MW级直驱风机变 流器的测试需要；2)动模系统一旦建立，很难根据实验需要的变化进行调整， 无法适应模拟系统各种特殊工况的需要；3)动模系统建设和维护成本过高，导 致实验成本高、实验周期长。

实时数字仿真仪(RealTimeDigitalSimulator，RTDS)依托其强大的硬件和 软件设计，克服了上述仿真测试手段的缺点，在继电保护装置闭环测试、控制 系统闭环测试、大规模交直流电力系统动态行为仿真和分析等领域广泛应用。 RSCAD是电图形用户界面软件包，目前利用RTDS/RSCAD进行风力发电的仿 真研究主要是针对风电机组变流器及控制系统进行建模，以及在部分运行工况 下搭建算例模型，尚未形成完备的风力发电系统的仿真测试研究平台，因而无 法评估低电压穿越等特殊工况对电网运行的影响，也不具备电力设备的闭环测 试研究的条件。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种驱风机变流控制系统的实时仿 真测试方法，通过接入待测试变流控制装置，形成闭环测试条件，可以模拟低 电压穿越、并网电能恶化等现象，进行实时仿真研究。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种直驱风机变流控制系统的实时仿 真测试方法，包括：

测试工作站建立永磁同步发电机及其变流器的仿真电路模型；

测试工作站将所述仿真电路模型发送至RTDS仿真系统，并进行并行仿真 计算；

RTDS仿真系统将仿真计算得到的各侧电流电压信息输出到待测试变流控 制装置；

RTDS仿真系统将测试所需的断路器和/或接触器的位置信息输出到待测试 变流控制装置；

待测试变流控制装置根据所述各侧电流电压信息、以及所述断路器和/或接 触器的位置信息进行测试，并返回变流器控制脉冲信号至所述RTDS仿真系统；

所述RTDS仿真系统根据返回的变流器控制脉冲信号实时改变仿真电路模 型的拓扑结构并进行新网络的仿真计算。

进一步的，所述测试工作站建立永磁同步发电机及其变流器的仿真电路模 型，具体包括：

测试工作站采用仿真软件RSCAD建立永磁同步发电机及其变流器的仿真 电路模型，其中，仿真步长为2.5us，仿真电路模型通过接口变压器与电网系统 的常规步长模型进行连接，实现信息交互。

进一步的，所述RTDS仿真系统将仿真计算得到的各侧电流电压信息输出 到待测试变流控制装置，具体包括：

RTDS仿真系统将仿真计算得到的各侧电流电压信息通过模拟量/数字量输 出板卡输出到待测试变流控制装置，其中，所述各侧电流电压信息包括机侧模 块电流、机侧模块电压、网侧电压、直流电压、网侧模块电压、转子角度、有 功给定和无功给定。

进一步的，所述网侧电压和网侧模块电流是通过功率放大器放大后的电压 和电流。

进一步的，所述RTDS仿真系统将测试所需的断路器和/或接触器的位置信 息输出到待测试变流控制装置，具体包括：