[发明专利]一种抽水蓄能电站发电机的建模仿真方法及系统

说明书

一种抽水蓄能电站发电机的建模仿真方法，包括以下步骤：步骤1，建立发电机数学模型，包括电压方程和磁链方程；进行派克变换，获得dq坐标系下发电机数学模型；步骤2，建立发电机直接功率控制模型；步骤3，建立水力系统模型，包括水道模型、调压井模型和水轮机模型；步骤4，建立优化目标函数和约束条件，以教与学优化算法，对定子有功功率进行仿真。与现有技术相比，提供了一种抽水蓄能电站发电机的建模仿真方法，可以对发电机控制系统的设计进行仿真，模型结构简单，精度较高，收敛速度较快。

技术领域

本发明属于抽水蓄能电站技术领域，更具体地，涉及一种抽水蓄能电站发 电机的建模仿真方法及系统。

背景技术

抽水蓄能电站利用电力负荷低谷时的电能抽水至上水库，在电力负荷高峰 期再放水至下水库发电的水电站。又称蓄能式水电站。它可将电网负荷低时的 多余电能，转变为电网高峰时期的高价值电能，还适于调频、调相，稳定电力 系统的周波和电压，且宜为事故备用，还可提高系统中火电站和核电站的效 率。

在将可再生能源集成到电力系统中以提供可靠和经济的电能的方式中，与 抽水蓄能(PS)电厂等电力系统中的大型存储系统的最佳控制有关的问题已变 成重大挑战。现有技术中，缺少使用直接功率控制策略对包括双馈感应发电机 (DFIG)的变速PS工厂进行建模和仿真。

与其他方法相比，通过定子的有功功率和无功功率分别控制。此方法具有 更好的动态性能，但实现起来非常简单。但是这种方法存在一些不足，例如与 有功功率，无功功率以及电流谐波有关的高纹波。在这方面，应用空间矢量调 制(SVM)来消除这些不足。

现有技术中的控制技术(包括SVM)中，所研究的DFIG单元的动态性能 是使用比例积分(PI)控制器进行控制的。因此，本发明致力于提供一种抽水 蓄能电站发电机的建模仿真方法及系统，仿真PI控制器，减少定子的有功功率 和无功功率以及谐波功率的纹波。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种抽水蓄能电 站发电机的建模仿真方法。

本发明采用如下的技术方案。一种抽水蓄能电站发电机的建模仿真方法， 包括以下步骤：

步骤1，建立发电机数学模型，包括电压方程和磁链方程；进行派克变 换，获得dq坐标系下发电机数学模型；

步骤2，建立发电机直接功率控制模型；

步骤3，建立水力系统模型，包括水道模型、调压井模型和水轮机模型；

步骤4，建立优化目标函数和约束条件，以教与学优化算法，对定子有功 功率进行仿真。

优选地，步骤1中，以如下公式表示电压方程，

式中：

u_s表示定子电压，u_r表示转子电压，r_s表示定子电阻，r_r表示转子电阻，i_s表示定子电流，i_r表示转子电流，ψ_s表示定子磁链，ψ_r表示转子磁链；

以如下公式表示磁链方程，

式中：

u_s表示定子电压，u_r表示转子电压，i_s表示定子电流，i_r表示转子电流， L_m表示互感，L_s表示定子电感，L_r表示转子电感。

优选地，步骤1中，以如下公式表示dq坐标下的电压方程和磁链方程，