一种考虑双端口并网特征的双馈风电机组暂态稳定建模方法与流程

    专利查询2025-06-10  43


    本发明属于双馈型并网风电暂态同步分析领域,具体涉及一种考虑双端口并网特征的降阶暂态同步模型的建立方法。


    背景技术:

    1、近年来,新能源产业迅速崛起,风电装机容量稳步提升,风能已经成为现代电力系统的主要能源之一。然而,电力电子变流器作为风电机组的并网设备,具有不同于传统电力系统的同步特性,给电力系统的稳定性提出了新的挑战。当电网发生大扰动时,风电并网系统可能会失去同步甚至导致大规模脱网事故,尤其在弱电网条件下,公共耦合点电压容易受到风电输出功率变化的影响,从而加剧系统的不稳定性。

    2、为了分析风电并网系统的暂态稳定性,目前大多数研究把风电并网系统看成一个由同步环节锁相环定向的受控电流源并由此进行建模。但是这种方法对于具有双端口并网特征的双馈风电机组可能不太准确,双馈风电机组的网侧变流器和定子绕组均与电网相连,两个端口的电流定向信息来自不同的锁相环,导致双馈风电机组在并网过程中会表现出复杂的双锁相环耦合同步特性。因此需要构建一个新的考虑双端口并网特征的双馈风电机组暂态同步模型。


    技术实现思路

    1、针对现有的二阶暂态同步模型无法表征双馈风电机组双端口耦合同步特性的问题,提出了一种考虑双端口并网特征的双馈风电机组暂态稳定建模方法。

    2、本发明的技术解决方案如下:

    3、一种考虑双端口并网特征的双馈风电机组暂态稳定建模方法,包括如下步骤:

    4、步骤1.确定基于双馈感应发电机的风电并网系统的拓扑结构和控制器结构。根据锁相环结构确定两个锁相环的输出角频率和输出相角的表达式。

    5、

    6、步骤2.建立公共耦合点电压在转子侧变流器和网侧变流器的锁相环参考系下的q轴分量表达式。

    7、

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    9、步骤3.确定定子电流和网侧变流器输出电流在双锁相环参考系下的表达式。

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    11、步骤4.结合上述表达式确定组成锁相环输入电压的三部分电压的表达式。

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    14、步骤5.结合1~4可以得到完整的考虑双端口并网特征的双馈风电机组四阶暂态同步模型。

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    16、本发明的有益效果在于:

    17、本发明所构建的四阶暂态同步模型体现了双馈风电机组两个并网端口的耦合同步特征,能够更准确地反映双馈风电机组在并网过程中的复杂同步特性,并且有助于更加全面地揭示双馈风电机组的暂态同步稳定机理,从而为电力系统的稳定分析和控制提供更可靠的基础。



    技术特征:

    1.一种考虑双端口并网特征的双馈风电机组暂态稳定建模方法,应用于跟网型双馈风电系统,其特征在于,该方法包括如下步骤:

    2.根据权利要求1所述的考虑双端口并网特征的双馈风电机组暂态稳定建模方法,其特征在于,所述双馈风电机组的拓扑结构包括至少一个双馈感应发电机、转子侧变流器、网侧变流器、以及与电网相连的相关电气组件。

    3.根据权利要求1所述的考虑双端口并网特征的双馈风电机组暂态稳定建模方法,其特征在于,所述锁相环输出角频率和输出相角的表达式是基于锁相环的动态响应特性和系统电气参数推导得出的。

    4.根据权利要求1所述的考虑双端口并网特征的双馈风电机组暂态稳定建模方法,其特征在于,所述公共耦合点电压的q轴分量表达式考虑了电压的波动和谐波成分对同步过程的影响。

    5.根据权利要求1所述的考虑双端口并网特征的双馈风电机组暂态稳定建模方法,,其特征在于,所述定子电流和网侧变流器输出电流的表达式反映了电流在双锁相环参考系下的动态变化特性。


    技术总结
    本发明公开了一种考虑双端口并网特征的双馈风电机组暂态稳定建模方法。此方法在数学模型的构建中考虑了转子侧变流器和网侧变流器的锁相环的输入电压的耦合关系,并以互阻抗压降作为双锁相环相互耦合的桥梁。所构建的四阶暂态同步模型相对于传统的基于单锁相环的二阶暂态同步模型而言能更加深入地揭示双馈风电机组的暂态同步稳定机理。

    技术研发人员:李诗旸,黄展祺,吴超,李俊杰,袁豪,孙鹏伟,刘宇明
    受保护的技术使用者:南方电网科学研究院有限责任公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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