[发明专利]一种双馈风电机组暂态无功特性仿真方法和装置

说明书

本发明提供了一种双馈风电机组暂态无功特性仿真方法和装置，基于预先构建的控制硬件在环仿真模型对双馈风电机组进行电磁暂态实时仿真；基于仿真结果确定双馈风电机组的暂态无功特性；控制硬件在环仿真模型基于双馈电机单元和编码器单元构建，仿真步长小，数据传输延时小，仿真结果准确性高。本发明给高速的FPGA模块配置编码器、双馈电机、变流器、电网和采集单元，FPGA模块仿真步长小，足够满足开关频率高达数KHz甚至几十KHz的变流器开关器件仿真需求，给低速的CPU模块配置显示存储单元和数据处理单元，能够使得整个控制硬件在环仿真模型的仿真步长足够小，满足变流器开关元件的仿真精度要求，为双馈风电机组单机模型仿真与风电场模型仿真奠定了基础。

技术领域

本发明涉及电磁暂态仿真技术领域，具体涉及一种双馈风电机组暂态无功特性仿真方法和装置。

背景技术

随着风电场站的大规模接入，风电已经成为电力系统中除同步机以外的另一类重要电源，其对电网的安全运行会产生较大的影响。面对严重风电脱网事故的频繁发生，世界各国制定并一直更新电网标准，并且对并网风电机组故障穿越能力提出了更新更高的要求。风电机组的故障穿越不仅仅是风机本身的问题，还涉及到整个电力系统的动态稳定，所以研究风电机组的暂态特性以及它对电网动态稳定的影响性就变得十分重要。

因此，为了真实地反映双馈风电机组的暂态特性，需要进行双馈风电机组暂态特性的分析。目前双馈风电机组暂态特性仿真一般采取如下两种方式，方式1)离线仿真，在仿真软件中建立风电机组模型，控制部分用模型搭建或者代码生成，整个模型在仿真软件中离线运行。方式2)控制硬件在环实时仿真，目前的控制硬件在环实时仿真为CPU模型仿真，即把变流器、电机、电网、数据采集处理等部分全都放在CPU仿真器中。上述方式1)中控制部分与实际控制器不完全一致，方式2)仿真步长大，数据传输延时大，两种方式得到的仿真结果准确性低，不能真实反映风电机组的暂态特性。

发明内容

为了克服上述现有技术中准确性低的不足，本发明提供一种双馈风电机组暂态无功特性仿真方法，基于预先构建的控制硬件在环仿真模型对双馈风电机组进行电磁暂态实时仿真；基于仿真结果确定双馈风电机组的暂态无功特性；控制硬件在环仿真模型包括在FPGA模块上设置双馈电机单元和编码器单元，仿真步长小，数据传输延时小，仿真结果准确性高。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

一方面，本发明提供一种双馈风电机组暂态无功特性仿真方法，包括：

基于预先构建的控制硬件在环仿真模型对双馈风电机组进行电磁暂态实时仿真；

基于仿真结果确定双馈风电机组的暂态无功特性；

所述控制硬件在环仿真模型包括在FPGA模块上设置双馈电机单元和编码器单元。

所述控制硬件在环仿真模型的构建，包括：

分别设置FPGA模块和CPU模块；

基于所述FPGA模块配置编码器单元、双馈电机单元、变流器单元、电网单元和采集单元；

基于所述CPU模块，配置显示存储单元和数据处理单元；

将双馈电机单元的定子和转子分别与电网单元和编码器单元连接，将双馈电机单元的转子通过变流器单元与电网单元连接，并将双馈电机单元、变流器单元和电网单元分别与测量单元连接；

将测量单元通过数据处理单元与显示存储单元连接。

所述基于预先构建的控制硬件在环仿真模型对双馈风电机组进行电磁暂态实时仿真，包括：

基于所述控制硬件在环仿真模型，在电网电压跌落过程中对双馈风电机组进行电磁暂态实时仿真，得到第一仿真结果；