[发明专利]一种风力发电机机电扭振测试装置和测试方法

权利要求书

1.一种风力发电机机电扭振测试装置，其特征在于，该装置用于连接风力发电机组或电力电子仿真器，包括依次连接的上位机、电网模拟器和耦合变压器，所述电网模拟器包括控制模块、基波模块和次级波模块，所述控制模块和耦合变压器均分别连接所述基波模块和次级波模块，所述基波模块在所述控制模块的控制下模拟电网基波信号，所述次级波模块在所述控制模块的控制下模拟电网次级波信号，所述耦合变压器将基波模块产生的信号和次级波模块产生的信号进行耦合处理，处理后的信号传输至风力发电机组或电力电子仿真器。

2.根据权利要求1所述的风力发电机机电扭振测试装置，其特征在于，所述电网模拟器为五电平电网模拟器。

3.根据权利要求1所述的风力发电机机电扭振测试装置，其特征在于，所述基波模块和次级波模块均为改进的半桥MMC子模块，该改进的半桥MMC子模块中，电容C₀两端并联连接有串联的电阻R₁和稳压管VD₃。

4.根据权利要求1所述的风力发电机机电扭振测试装置，其特征在于，所述控制模块包括主控制器、第一从控制器和第二从控制器，所述主控制器、第一从控制器和基波模块依次连接，所述主控制器、第二从控制器和次级波模块依次连接。

5.根据权利要求4所述的风力发电机机电扭振测试装置，其特征在于，所述主控制器采用DSP控制器。

6.根据权利要求4所述的风力发电机机电扭振测试装置，其特征在于，所述第一从控制器和第二从控制器均采用FPGA控制器。

7.根据权利要求1所述的风力发电机机电扭振测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括用于与风力发电机组通信的信息交互模块。

8.一种利用如权利要求1所述的风力发电机机电扭振测试装置的风力发电机机电扭振测试方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

获取测试参数，所述测试参数包括测试模式、电网信息和发电机信息，所述测试模式包括初步测试模式、直连测试模式和预测模式；

基于所确定的测试模式执行相应测试；

其中，所述初步测试模式下，所述测试装置连接加载有风力发电机模型的电力电子仿真器，不断调整电网模拟器输出中耦合的次级波信息，直至电力电子仿真器中的风力发电机模型出现机电扭振条件，或测试时间达到规定测试时间，测试结束，输出机电扭振信息；

所述直连测试模式下，所述测试装置直接连接风力发电机，基于给定的风力发电机阻尼系数，不断调整电网模拟器输出中耦合的次级波信息，直至风力发电机出现机电扭振条件，或测试时间达到规定测试时间，测试结束，输出机电扭振信息；

所述预测模式下，所述测试装置连接加载有经训练的风力发电机模型的电力电子仿真器，基于机电扭振预测算法，结合电网实时信息和风力发电机的实时信息提前预测机电扭振发生条件，将机电扭振信息传输给风力发电机组，改变风力发电机的附加阻尼系数。

9.根据权利要求8所述的风力发电机机电扭振测试方法，其特征在于，所述基波模块和次级波模块均为改进的半桥MMC子模块，该改进的半桥MMC子模块中，电容C₀两端并联连接有串联的电阻R₁和稳压管VD₃。

10.根据权利要求9所述的风力发电机机电扭振测试方法，其特征在于，通过均压控制策略控制所述改进的半桥MMC子模块，所述均压控制策略具体包括：

(1)设定各MMC子模块电容电压下限A、第一电容电压上限B和第二电容电压上限C，其中，C大于B，设定保持因子a和b；

(2)在t0时刻采集每个MMC子模块的电容电压和投入状态传输至控制模块；

(3)确定t1时刻桥臂电流方向，若t1时刻桥臂电流使投入的MMC子模块充电，则执行步骤(4)，若t1时刻桥臂电流使投入的MMC子模块放电，则执行步骤(5)；

(4)确定t1时刻需要投入的MMC子模块个数，将处于切除状态且电容电压高于A的子模块的电容电压乘以保持因子a后排序，按照子模块电容电压从小到大的顺序投入子模块；

(5)确定t2时刻桥臂电流的方向，若t2时刻桥臂电流方向使投入的模块充电，则将处于切除状态且电容电压大于B的子模块和已处于投入状态的子模块的电容电压乘以保持因子b后排序；若t2时刻桥臂电流方向使投入的模块放电，则将处于切除状态且电容电压处于B～C的子模块和已处于投入状态的子模块的电容电压乘以保持因子b后排序，电容电压大于C的子模块通过电阻R₁和稳压管VD₃放电至C以下；

(6)确定t1时刻需要投入的MMC子模块个数，t1时刻按照子模块电容电压从大到小的顺序投入子模块；

(7)重复步骤(2)到步骤(6)，直至测试完成。