[发明专利]利用直驱风电机组抑制同步发电机组轴系扭振的方法

权利要求书

1.利用直驱风电机组抑制同步发电机组轴系扭振的方法，其特征是：包括以下步骤：

S1.构建直驱风电机组接入交流系统的仿真模型；

S2.利用构建的仿真模型，在同步发电机组的励磁系统中引入模式信号发生器，用来评估同步发电机组的阻尼特性变化规律获取发电机转子转速的衰减系数，量化分析同步发电机组的阻尼特性；

S3.提取发电机转子转速衰减系数的方法，分析直驱风电机组运行工况与控制参数对同步发电机组轴系扭振影响规律；

S4.基于分析结果，在直驱风电机组的网侧变流器控制系统中增加多模式次同步阻尼控制策略，对同步发电机组轴系振荡抑制；

S5.在多模式次同步阻尼控制策略的基础上，摄动系统运行工况和控制参数变化，评估振荡抑制策略的有效性。

2.根据权利要求1所述的利用直驱风电机组抑制同步发电机组轴系扭振的方法，其特征是：所述构建直驱风电机组接入交流系统的仿真模型，包括：直驱风电机组建模；

直驱风电机组由风力机、永磁同步发电机、转子侧变流器与网侧变流器及控制系统构成，直驱风电机组转子运动方程、主电路的数学模型为：

式中：T_J为惯性时间常数；T_m为机械转矩；T_e为电磁转矩；d为导数符号；t为时间；R_ps为定子绕组电阻；ω_pr为永磁同步发电机的转子转速；R_ps为定子绕组电阻；U_psd、U_psq分别为dq轴定子绕组电压；i_psd、i_psq分别为dq轴定子电流；ψ_psd、ψ_psq、ψ_pf分别为dq轴定子磁链和永磁体磁链；L_s为定子绕组电感；

网侧变流器主电路的数学模型为：

式中：L_f网侧变流器滤波电感；i_pgd、i_pgq分别为变流器输出电流的d轴和q轴分量；U_pgd、U_pgq分别为电流控制器输出的调制电压d轴和调制电压q轴分量；U_dc为直流电压值；U_td为电网电压d轴分量；U_tq为电网电压q轴分量；C为直流电容；

同步发电机组建模：dq坐标系下同步发电机组电压和磁链方程如下：

式中：u_d、u_q、u₀、u_f为各绕组的端电压；R_a、R_f、R_D、R_g、R_Q为各绕组的电阻；i_d、i_q、i₀、i_f、i_D、i_g、i_Q为各绕组电流；ψ_d、ψ_q、ψ₀、ψ_f、ψ_D、ψ_g、ψ_Q为各绕组的合成磁链；x_d、x_q、x₀、x_f、x_D、x_g、x_Q为各绕组自感；x_ad、x_aq、x_fD为各绕组互感；

同步发电机组轴系方程为：

式中：δ_i为轴系第个质量块的电气角位移；T_mi为第i个质量块的原动转矩；T_Ji为第i个质量块的惯性时间常数；k_ij为质量块间的刚度系数；D_ii为第i个质量块的自阻尼系数；D_ij为质量块间的互阻尼系数；T_e、T_ex分别为发电机和励磁机的电磁转矩；

直流输电建模：换流器是直流输电的核心设备，基本单元是由6个换流阀组成的三相6脉动整流桥现代直流输电换流器的典型结构是由2个6脉动整流桥串联组成的12脉动换流器；换流器稳态数学模型为：

γ＝β-μ (16)

式中，输入变量：换流站交流母线电压E、触发延迟角α、直流电流I_d；输出变量：直流电压U_d0、换相角μ、关断角γ、有功功率P_ac和无功功率Q_ac；T为变压器变比；d_x为变压器漏抗系数；X_T为变压器漏抗；β为触发超前角；

电网建模：交流输电线路模型：

式中：L_g为输电线路电感；U_tx、U_ty为xy轴并网点电压；U_gx、U_gy为电网电压；i_gx、i_gy分为电网电流，ω为电网角速度。