[发明专利]基于阻抗建模的海上风电机群并网谐振稳定性判别方法

权利要求书

1.一种基于阻抗建模的海上风电机群并网谐振稳定性判别方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)构建基于双馈风电机组的大规模海上风电机群经交流并网系统的线性化状态空间模型；

2)建立双馈风电机组的等效阻抗模型，所述的双馈风电机组的等效阻抗模型具体表示为：

其中，Z_DFIG(s)为双馈风电机组的等效频域阻抗，Z_s(s)、Z_m(s)、Z_r(s)分别为转子绕组、定子绕组及互感绕组的频域阻抗，R_s、L_s分别为定子电阻和漏感电抗，R_r、L_r分别为转子电阻和漏感电抗，L_m为感应电机的励磁电感，Z_RSC为转子侧变流器的等效阻抗，S_lip(s)为转差率，s为拉普拉斯因子；

3)建立海上风电机群海缆单机并网等效模型，获取海缆单机并网等效阻抗，所述的步骤3)具体包括以下步骤：

31)对于串联形成的双馈风电机组串，根据功率损耗获取串联海缆单机等值模型，所述的串联海缆单机等值模型表示为：

其中，Z_es为当前双馈风电机组串的海缆等效阻抗值，n为当前双馈风电机组串包含的风电机组对应的海缆段总数，Z_i为当前双馈风电机组串中第i个风电机组对应海缆段的阻抗值；

32)对于串联后并联的风电机群，根据串联海缆单机等值模型基础上，根据功率损耗进行并联等值，得到海上风电机群海缆单机并网等效模型，所述的海上风电机群海缆单机并网等效模型表示为：

其中，Z_p为多条双馈风电机组串并联后的海缆总等效阻抗值，即海缆单机并网等效阻抗，为第n_i条双馈风电机组串对应的等效阻抗值，m为并联的双馈风电机组串的总条数；

4)根据海上风电机群海缆单机并网等效模型和双馈风电机组的等效阻抗模型，采用奈奎斯特稳定判据和伯德图判定其稳定性，当单机并网等效模型趋于稳定时，则认为原海上风电机群并网系统也趋于稳定。

2.根据权利要求1所述的一种基于阻抗建模的海上风电机群并网谐振稳定性判别方法，其特征在于，所述的步骤1)中，线性化状态空间模型包括多个并联的双馈风电机组串，每个双馈风电机组串由多个双馈风电机组串联构成。

3.根据权利要求1所述的一种基于阻抗建模的海上风电机群并网谐振稳定性判别方法，其特征在于，所述的转子侧变流器的等效阻抗Z_RSC简化表示为：

Z_RSC＝R_RSC+L_r＝-K_p2(K_p1U_sL_m/L_s+1)+L_r

其中，K_p1为转子侧控制器外环有功比例系数，K_p2为内环电流比例系数，U_s为定子电压。

4.根据权利要求1所述的一种基于阻抗建模的海上风电机群并网谐振稳定性判别方法，其特征在于，所述的转差率的表达式为：

其中，ω_m为转子角速度，s为拉普拉斯因子，j为虚数单位。

5.根据权利要求1所述的一种基于阻抗建模的海上风电机群并网谐振稳定性判别方法，其特征在于，所述的步骤4)中，将海上风电机群并网系统分为源系统和负载子系统，所述的源系统包括海上风电场等效阻抗模型，该海上风电场等效阻抗模型由双馈风电机组的等效阻抗模型和海上风电机群海缆单机并网等效模型构成。

6.根据权利要求5所述的一种基于阻抗建模的海上风电机群并网谐振稳定性判别方法，其特征在于，所述的步骤4)中，通过相位裕度φ_margin进行稳定性判定，当相位裕度大于30度时，判定并网系统稳定，则相位裕度φ_margin的表达式为：

Z₀(s)＝ZRSC+Zp

其中，为海上风电机群频域阻抗的相位，为负载子系统的相位，Z₀(s)为海上风电机群频域阻抗。