[发明专利]一种结合模型切换和变步长的双馈风电模型仿真方法

权利要求书

1.一种结合模型切换和变步长的双馈风电模型仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，子模块仿真建模：在仿真开始前，对双馈风电各子模块建立仿真模型，所述模型包括对慢动态模块建立的动态模型、对快动态模块建立的动态模型和准稳态模型，所有模型的复杂度不唯一；建立动态模型的慢动态模块包括气动模块、轴系模块和桨距角控制模块；建立动态模型与不包含动态的准稳态模型的快动态模块包括发电机模块、转子侧变流器控制模块、网侧变流器控制模块和直流电压模块；

S2，模型自适应切换策略建立：所述策略以偏差量作为系统稳定判据，通过阈值比较实现切换时刻判别，所述策略基于风电系统中存在的多反馈环节生成；

S3，动态全过程仿真进行：利用TR-BDF2算法求解含双馈风电的电力系统当前时步的元件数据和网络数据，进行动态全过程仿真；本步骤具体为：求解双馈风电模型中的微分和代数方程，得到网络注入电流；利用注入电流求解网络代数方程得到当前时步的节点电压；

S4，模型切换判断：根据步骤S3获得的系统数据，以系统数据偏差量作为系统稳定判据，通过阈值比较，判断模型是否切换；本步骤中模型切换的策略具体为：计算每一动态模块的系统数据偏差量，当偏差量绝对值大于事先设定的精度阈值δ，则调用动态模型进行仿真；若小于δ，经过切换延时时间后再切入准稳态模型计算；

S5，后续判断：判断当前仿真时间是否达到仿真结束时间，若未达到仿真结束时间，根据当前时步的截断误差进行变步长处理，返回步骤S3，进行下一时步的求解；否则，步骤结束。

2.如权利要求1所述的一种结合模型切换和变步长的双馈风电模型仿真方法，其特征在于所述气动模块的动态模型中风机功率为：

其中，ρ为空气密度；R为风机叶片半径；v为风速；C_p为风能转换效率；

所述轴系模块的动态模型建立如下：

其中，ω_t为风力机转速；θ_tw为低速轴相对高速轴的转矩角；T_t和T_g分别为风力机和发电机惯性时间常数；K_sh为轴系刚度；D_sh为阻尼系数；T_e为电磁转矩；T_m为机械转矩；

所述桨距角控制模块的动态模型建立如下：

其中，β为桨距角；K_r和T_r分别为控制器比例系数和时间常数；T_β为矫正器时间常数；β_ref和ω_ref分别为桨距角参考值和转速设定值；x₁为中间量。

3.如权利要求2所述的一种结合模型切换和变步长的双馈风电模型仿真方法，其特征在于：风能转换效率C_p是叶尖速比λ与叶片桨距角β的函数，具体如下：