[发明专利]双馈型风力发电机空载并网建模及实验的方法

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电系统领域，尤其涉及一种双馈型风力发电机空载并网建模及实 验的方法。

背景技术

目前，在双馈型风力发电系统中所采用的是双馈型风力发电机，其与传统的直流励 磁同步发电机和通常的异步发电机相比，并网过程是不一样的。同步发电机和电力系统 之间为“刚性连接”，发电机的输出频率完全取决于原动机的速度，与其励磁无关；在 并网之前发电机必须经过严格的整步和(准)同步，并网后也须严格保持转速恒定；通 常的异步发电机的并网对机组的调速精度要求不高，并网后也不会振荡失步，但要求在 转速接近同步速时进行并网操作，对转速仍有一定的限制。

而双馈型风力发电机采用交流励磁，其发电机和电力系统之间构成“柔性连接”， 也就是说可以根据电网电压和发电机转速来调节励磁电流，进而可在变速的条件下实现 并网。具体来说，双馈型风力发电机空载并网的原理为：在发电机定子和电网连接的母 线上设置有一个并网开关，当该并网开关断开时，表示发电机空载运行，此时由于发电 机定子电流为零，则将双馈型风力发电机(DFIG，Doubly-fed induction generator) 定子各分量的电流，即i_ds＝i_qs＝0代入DFIG的两相同步速旋转坐标系(d-q轴)数学模型 中，从而求得新的转子d-q轴的电流表达式，该表达式与发电机在并网时的转子电流表达 式是不一样的。

在现有技术中，对空载并网实现原理和过程的研究已经取得了一定的进展，但是很 多的研究都是基于一般的仿真软件来进行的，如MATLAB或PSCAD，但这些研究和仿真只能 进行离线的仿真，但却不能对外接实际控制设备进行验证，也不能对实际双馈型风力发 电机的空载并网进行验证，缺乏相应的准确性。

发明内容

本发明实施例提供了一种双馈型风力发电机空载并网建模及实验的方法，可以实现 实时仿真双馈型风力发电机由空载到并网的过程，并通过该仿真模型对实际双馈型风力 发电机的变流控制系统进行空载并网实验，从而提供了真实准确的仿真环境，提高了验 证准确性。

本发明实施例提供了一种双馈型风力发电机空载并网建模的方法，所述方法包括：

建立双馈型风力发电机空载并网控制的数学模型；

利用电力系统实时数字仿真器RTDS中由二进制控制字所控制的阀开关，来仿真所述 双馈型风力发电机中的小步长并网开关元件；

通过控制所述阀开关的断开和闭合，实现所述双馈型风力发电机由空载到并网的实 时仿真。

所述建立双馈型风力发电机空载并网控制的数学模型，具体包括：

通过建立双馈型风力发电机空载和并网的传递函数，来建立双馈型风力发电机空载 并网控制的数学模型。

所述方法还包括：

所述阀开关由电力系统实时数字仿真器RTDS运行界面中的控制开关来控制；

其中，当所述控制开关指向0时，表示所述阀开关断开；当所述控制开关指向1时， 表示所述阀开关闭合。

所述通过控制所述阀开关的断开和闭合，实现所述双馈型风力发电机由空载到并网 的实时仿真，具体包括：

通过控制所述阀开关的断开和闭合，来控制空载和并网策略中转子q轴电流参考值的 变换，实现所述双馈型风力发电机由空载到并网的实时仿真。

本发明实施例还提供了一种双馈型风力发电机空载并网实验的方法，所述方法包 括：

在RTDS中实时仿真双馈型风力发电机空载和并网的过程；

根据该仿真的双馈型风力发电机空载和并网的过程，对实际双馈型风力发电机变流 控制系统进行空载并网实验。

在仿真双馈型风力发电机空载和并网的控制过程中，还包括：

根据所述双馈型风力发电机并网开关的开断，对转子电流参考值进行同步切换。