[发明专利]双馈风机简化电磁暂态仿真模型、方法、终端及介质

说明书

本发明公开了一种双馈风机简化电磁暂态仿真模型、方法、终端及介质，该模型包括：无功控制单元、有功控制单元以及风机接口简化等效模型；无功控制单元用于将风机等值内电势输入至风机接口简化等效模型；有功控制单元用于将风机有功电流指令输入至风机接口简化等效模型；风机接口简化等效模型用于接收风机等值内电势、有功电流指令，并将风力发电系统等效为受控电流源接入电网。本发明通过利用风机接口简化等效模型，使得电磁暂态仿真模型能够适用于大步长的风力发电系统级仿真分析，可准确仿真风机单元在交流接线端口处有功/无功特性，相比于传统风机详细化电磁暂态模型和平均化模型，具有计算量更小，仿真速度更快的优点。

技术领域

本发明涉及电力系统仿真技术领域，尤其涉及一种双馈风机简化电磁暂态仿真模型、方法、终端及介质。

背景技术

随着风电大规模的接入电网系统，风电已成为现代电力系统中应用最为广泛的分布式电源，与此同时也对电网的运行、维护、调度、控保等产生较大影响。为了分析大规模风电接入对电力系统的影响以及交互机理，需要借助数值电磁暂态仿真工具进行风电单元建模仿真。

在传统的电力系统分析中，一般将风机等效恒功率源，忽视风机的机械耦合特性，在以Matlab/Simulink为代表的仿真软件中，一般对双馈风机本体、变流器、风能转换等内容采用了全详细化的构建，可精确仿真电机内部的各类暂态以及开关纹波，即能较好地仿真风机的行为特征。但是，这种详细化建模得到的模型往往较为复杂，并且只使用对风机的单机特性研究，其必须依赖小步长；当仿真规模较大、拓扑内开关数量较多后将导致仿真效率急剧下降，仿真耗时可能达到几小时甚至几天。而随着对含大规模风电的电力系统仿真规模需求的不断增加，这种依赖小步长的仿真模型显然已无法满足仿真规模需求，因此亟需一种简化模型以达到在仿真效率与仿真精度方面的平衡。

发明内容

本发明的目的在于提供双馈风机简化电磁暂态仿真模型、方法、终端及介质，以解决现有的双馈风机电磁暂态仿真模型中存在的只适用于小步长建模，无法适用于较大仿真规模的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种双馈风机简化电磁暂态仿真模型，包括：

无功控制单元、有功控制单元以及风机接口简化等效模型；

所述无功控制单元用于将风机等值内电势输入至所述风机接口简化等效模型；

所述有功控制单元用于将风机有功电流指令输入至所述风机接口简化等效模型；

所述风机接口简化等效模型用于接收所述风机等值内电势、所述有功电流指令，并将风力发电系统等效为受控电流源接入电网。

进一步，作为优选地，在所述风机接口简化等效模型中，风力发电机的瞬时三相入网电流为：

式中，i_a、i_b、i_c为三相入网电流；I_M为入网电流幅值，为功率因素角，θ为电网电压角度；其中，和I_M满足：

进一步，作为优选地，所述无功控制单元包括：风电场电压控制模型以及无功功率控制系统模型；

所述风电场电压控制模型用于接收端电压值，并将输出的无功功率参考值输入至所述无功功率控制系统模型；

所述无功功率控制系统模型用于根据无功功率参考值和无功功率的输入值，生成风机等值内电势。

进一步，作为优选地，所述有功控制单元包括：风功率模型、转子动态模型、有功功率控制系统模型以及桨距角控制系统模型；