[发明专利]一种双馈风电系统谐波源等效模型的建立方法

说明书

本发明涉及一种双馈风电系统谐波源等效模型的建立方法，将双馈风电系统划分为网侧变换器、转子侧变换器和双馈电机三个模块，考虑电容滤波作用与频率偏移作用，按照双馈风电并网拓扑结构建立三个模块的谐波发射机理等效模型。从谐波发射机理等效模型的离网状态，求开路谐波电压，从谐波发射机理等效模型的网侧短路状态，求短路谐波电流，此后计算等效电阻，建立谐波源等效模型，从而简化了谐波发射的定量分析计算。

技术领域

本发明涉及风电技术领域，特别是一种双馈风电系统谐波源等效模型的建立方法及系统。

背景技术

随着风电技术的迅速发展，大量风电场的并网，给电网的运行带来了许多复杂的问题，其中电能质量问题尤为突出。在风电场中，由于基于双馈感应电机 (DoublyFedInduction Generations,DFIG)的变速风电机组具有转能量换效率高、电压稳定性好、能够实现功率解耦控制等优势，已经占据大部分风电市场。然而，在双馈风力发电机组中，存在大量因电网电压和电力电子变换器而产生的谐波。这些谐波将导致电网电压波形畸变，不仅会降低供电质量，还易使得继电保护和自动装置发生误动作，对电力系统的运行安全造成威胁。建立可靠的谐波源模型，是谐波治理评估的关键。

在风机实际运行中，网侧变换器和转子侧变换器的谐波可通过直流侧耦合，转子侧变换器的谐波电流的交流部分注入直流侧电容，在直流电容产生交流波动电压，并且波动电压将会通过网侧变换器产生谐波注入电网，很难进行定量计算。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提出一种双馈风电系统谐波源等效模型的建立方法及系统，简化了谐波发射的定量分析计算。

本发明采用以下方案实现：一种双馈风电系统谐波源等效模型的建立方法，具体包括以下步骤：

将双馈风电系统划分为网侧变换器、转子侧变换器和双馈电机三个模块，考虑电容滤波作用与频率偏移作用，按照双馈风电并网拓扑结构建立三个模块的谐波发射机理等效模型；

从谐波发射机理等效模型的离网状态，求开路谐波电压，从谐波发射机理等效模型的网侧短路状态，求短路谐波电流；

计算等效电阻并以此建立谐波源等效模型。

进一步地，所述网侧变换器与所述转子侧变换器的谐波发射机理等效模型均为受控电压源，控制量为直流电容电压U_dc。

进一步地，在不考虑频率偏移时，网侧变换器交流侧电压U_g与转子侧变换器交流侧电压U_r表达式如下：

网侧变换器交流侧电压U_g为：

其中，

式中，M＝U₀/U_c表示调制比，U₀、U_c分别为正弦调制波和三角载波的幅值，n与m分别为调制波和三角载波的索引变量，ω_c表示三角载波的角频率，ω₁表示基波角频率；

转子侧变换器交流侧电压U_r为：

其中，

式中，M_r＝U_r/U_c表示调制比，n₁与m₁分别为调制波和三角载波的索引变量，ω_c表示三角载波的角频率，ω₂表示转子侧角频率。