[发明专利]一种基于VSG的风电并网半实物仿真系统

说明书

一种基于VSG的风电并网半实物仿真系统，包括由原动机、PMSG、机侧变流器、网侧变流器、变流器控制系统、风机主控系统、变压器、负载、并网点模拟器连接构成实际风电并网系统以及由受控源、线路阻抗、电压电流信号采集单元、LCL滤波器、控制器、逆变器、直流电源连接构成基于VSG的电网仿真系统，实现了实际风电系统嵌入到基于VSG的电力仿真系统中，不仅能实现对系统惯性特性、频率响应特性及调压特性的有效模拟，而且可以灵活调整风电并网实验系统中风电并网功率的比例，从而为研究不同风电渗透率下风电机组的频率响应特性提供便利，有效的简化了风电并网实验，具有较强的灵活性和可行性。

技术领域

本发明涉及风电并网技术领域，特别是涉及一种基于VSG(虚拟同步发电机)的风电并网半实物仿真系统。

背景技术

近年来随着能源、环境问题日益凸显，风能、太阳能等新型能源发电得到了飞速发展，并以分布式或微电网等形式接入传统电力系统。但由于规模大、结构复杂或研究关注点不同等问题，使得在实验室进行系统级新能源并网研究变得更加困难。

目前，有关风电机组并网问题，特别是与现存电网之间的交互影响的研究，一些是通过数字仿真进行研究，数字仿真虽然可以解决研究对象规模、结构和复杂性的问题，但大多是对模型进行了简化，这使得仿真结果与实际工况存在较大差异；另一些是采用动模实验进行研究，通过使用实际设备避免了模型简化，但随着实际对象规模与结构复杂性的不断提高，动模实验也很难再现实际系统的模样。而且在实验研究过程中，对电网侧的模拟多将其等效为无穷大电网，无法反映风电机组出力及转速与电网频率之间的耦合关系。就算有时采用基于原动机拖动小功率同步发电机来模拟实现，该方法虽然能更真实地反映实际电网中同步发电机组的电磁耦合特性，但在模拟实际电网的惯性特性及频率响应特性时存在较大的局限。因为该方法除了需要提供电动机和同步发电机组之外，还需要提供配套的调速器和励磁器来参与控制，系统控制较为复杂。而且小功率电动机及同步发电机组的惯性时间常数通常不足0.5s，而实际电网中同步发电机组的惯性时间常数通常可达2～9s，要模拟电网中大功率同步的惯性特性，就需要额外添加飞轮来提高机组的惯性。但机组容量不同，相同惯性时间常数对应的转动惯量也不尽相同，因此采用飞轮来模拟传统同发电机组的惯性特性，也不具备灵活性。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于VSG的风电并网半实物仿真系统，不仅能实现对系统惯性特性、频率响应特性及调压特性的有效模拟，而且可以灵活调整风电并网实验系统中风电并网功率的比例，从而为研究不同风电渗透率下风电机组的频率响应特性提供便利。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：