[发明专利]双馈变速恒频风电机组系统电磁暂态仿真方法

权利要求书

1.一种双馈变速恒频风电机组系统电磁暂态仿真方法，所述的风电机组包括由风力机模型、轴系模型和桨距控制系统构成的原动机模型，由感应发电机模型和转子侧变频器控制保护系统构成的双馈风电机组模型，以及电网侧变频器控制系统，所述电磁暂态仿真方法包括以下步骤：

S100）建立风力机模型，根据风速、风能转换效率与叶尖速比和叶片浆距角的关系，模拟风力机吸收的风功率；

S200）使用发电机质块和风力机质块组成的两质量块轴系结构，建立风机轴系模型，模拟风力机机械转矩与发电机电磁转矩的能量传递关系；

S300）建立桨距控制系统模型，使用桨距角控制仿真进行风电机组功率的寻优，寻求在给定风速下使风电机组输出功率的最大值；模拟风速超出额定风速时桨距控制系统的过载保护功能；

S400）根据双馈感应电机的方程和磁链方程构建双馈异步感应电机的T型等效电路，建立DFIG电气仿真模型；

S500）根据DFIG电气仿真模型双馈感应发电机定子的瞬时电磁功率方程、转子电流与定子电流的关系和转子电压方程，建立电网侧变频器和转子侧变频器控制器模型；

S600）使用以上步骤建立的风电机组仿真模型，建立双馈风机单机无穷大系统模型；

S700）设置风电机组仿真模型的初始运行工况，设置微秒级别的仿真步长，进入风电机组系统的电磁暂态仿真运行状态；

S720）对所述的风力机模型分别施加风速负阶跃和风速正阶跃信号，进行风速阶跃的电磁暂态仿真，分析风电机组的有功出力、转速、风功率、风能利用效率以及桨距角的响应，建立的双馈风机详细模型面对风速变化的动态响应特性，验证最大风能追踪的有效性；

S740）对所述的双馈风机单机无穷大系统模型施加无功阶跃信号，进行无功阶跃的电磁暂态仿真，分析风电机组的机端电压、有功出力、无功出力以及转速的变化，建立的双馈风机详细模型面对外部电网无功负荷变化的动态响应特性，验证双馈风机矢量控制中无功控制环节的动态特性；

S760）对所述的双馈风机单机无穷大系统模型分别模拟外部电网三相对称故障和非对称故障，对有、无低电压穿越功能的双馈异步风机进行故障状态的电磁暂态仿真，分析风电机组的机端电压、有功、无功、定子电流、转子电流波形，比较有、无低电压穿越功能的双馈异步风机在电网故障下的动态响应，验证双馈风机故障保护的动态特性。

2.根据权利要求1所述的双馈变速恒频风电机组系统电磁暂态仿真方法，其特征在于所述的DFIG模块使用可投切Crowbar装置实现低电压穿越功能，当外界故障使转子侧变频器检测到转子过电流，或者变频器直流母线过电压时，Crowbar装置中的开关元件IGBT导通，Crowbar投入工作旁路转子过流，同时转子侧变频器触发信号闭锁，双馈机转子绕组直接经串联电阻Rc短路。

3.根据权利要求2所述的双馈变速恒频风电机组系统电磁暂态仿真方法，其特征在于所述的电磁暂态仿真方法还包括以下步骤：

S762）仿真分析Crowbar装置投切过程的转子电流的衰减过程，分析不同Crowbar切除时间整定值下低电压穿越功能的动态响应，验证Crowbar切除时间整定值的合理性。

4.根据权利要求1、2或3所述的双馈变速恒频风电机组系统电磁暂态仿真方法，其特征在于所述的电磁暂态仿真方法还包括以下步骤：

S764）仿真分析外界电网发生三相不对称故障时转子三相电流的瞬时值和幅值的变化，验证三相不对称故障时变频器保护的设置参数。