[发明专利]基于李雅普诺夫直接法的永磁同步风力发电机暂态同步稳定性的定量评估方法

权利要求书

1.一种基于李雅普诺夫直接法的永磁同步风力发电机暂态同步稳定性的定量评估方法，其特征在于，包括：

对永磁同步风力发电机并网侧控制模型进行降阶，忽略内环控制和积分环节，推导出适用于暂态分析的永磁同步风力发电机并网侧降阶控制模型；

推导永磁同步风力发电机-无穷大母线系统中的电压电流关系，代入到锁相环控制系统中，进而推导得到永磁同步风力发电机的同步控制运动方程；

采用首次积分法，基于永磁同步风力发电机的同步控制运动方程，建立永磁同步风力发电机的暂态能量函数；

利用势能边界面法，通过故障轨迹中，首摆过程中势能最大值来确定系统的临界能量值V_cr；

对故障后系统的运动方程在时间上进行积分，计算每个步长的系统总能量V，直到V＝V_cr，此时的时间即为临界切除时间。

2.根据权利要求1所述的基于李雅普诺夫直接法的永磁同步风力发电机暂态同步稳定性的定量评估方法，其特征在于，建立永磁风力发电机并网侧控制系统模型，即并网电压源型换流器的控制系统模型，模型中包括外环控制、内环控制和锁相环控制。对永磁同步风力发电机并网侧控制模型进行降阶，忽略内环控制和积分环节，推导出适用于暂态分析的永磁同步风力发电机并网侧降阶控制模型。降阶后的并网侧控制系统方程为

其中，和分别是网侧逆变器的d轴注入电流和q轴注入电流，K_p1和K_p2分别是外环有功控制和无功控制的比例系数；P_t和Q_t分别是风机输出的有功功率和无功功率，P_tref和Q_tref分别是风机输出的额定有功功率和额定无功功率。

3.根据权利要求1所述的基于李雅普诺夫直接法的永磁同步风力发电机暂态同步稳定性的定量评估方法，其特征在于，推导永磁同步风力发电机-无穷大母线系统中的电压电流关系，代入到锁相环控制系统中，进而推导得到永磁同步风力发电机的同步控制运动方程为

4.根据权利要求1所述的基于李雅普诺夫直接法的永磁同步风力发电机暂态同步稳定性的定量评估方法，其特征在于，采用首次积分法，基于永磁同步风力发电机的同步控制运动方程，建立永磁同步风力发电机的暂态能量函数：

其中，V为系统总能量，V_k为系统动能，V_p为系统势能。

5.根据权利要求1所述的基于李雅普诺夫直接法的永磁同步风力发电机暂态同步稳定性的定量评估方法，其特征在于，利用势能边界面法确定系统临界能量值，通过寻找故障轨迹首摆过程中，势能的最大值即为系统的临界能量值。

6.根据权利要求1所述的基于李雅普诺夫直接法的永磁同步风力发电机暂态同步稳定性的定量评估方法，其特征在于，根据系统故障前的各物理量的值，以此为故障时系统的初值，对故障后系统的运动方程在时间上进行积分，计算每个步长的系统总能量V，直到V_c＝V_cr，此时的时间即为临界切除时间。