一種風電機組電壓源仿真組件的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及新能源發(fā)電領域，具體涉及一種風電機組電壓源仿真組件。
【背景技術】
[0002] 電網(wǎng)的規(guī)劃設計及調(diào)度運行均以大容量同步發(fā)電機的特性為基礎，如火力發(fā)電和 水力發(fā)電等。但是風力發(fā)電機組與傳統(tǒng)同步發(fā)電機相比容量小、數(shù)量多，并且風電機組的高 可控性導致不同廠家甚至是同一廠家不同型號風電機組的動態(tài)特性差異較大。隨著風力發(fā) 電在電網(wǎng)中滲透率的不斷增加，風電并網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行問題也日益突出。為了輔助風力 發(fā)電并網(wǎng)的規(guī)劃設計和調(diào)度運行，需要深入研究和全面評價風力發(fā)電的并網(wǎng)特性及其與并 網(wǎng)標準的符合性。但是無論以風電場形式還是以分布式形式，風力發(fā)電的并網(wǎng)特性都無法 全部通過測試手段獲得，尤其是故障穿越特性，因此需要通過仿真手段對風力發(fā)電的并網(wǎng) 特性進行仿真模擬。風電機組作為風力發(fā)電的關鍵單元，其仿真模型的準確性對風電并網(wǎng) 仿真結果的真實性和可信性有重要的影響。并且風電并網(wǎng)仿真所涉及的風電機組數(shù)量多、 電網(wǎng)結構復雜，對風電機組模型的仿真效率有較高的要求。因此，一種適用于風電并網(wǎng)仿真 的準確、高效的仿真模型架構是風電機組建模的基礎。
[0003] 風電機組是技術成熟和組成復雜的發(fā)電設備，涵蓋機械、機電、電氣、電磁、電子等
技術領域。目前通用的風電機組技術類型可分為4類，包括定速風電機組、可變轉子電阻風 電機組、雙饋風電機組、全功率變頻風電機組。由于不同風電機組技術的實現(xiàn)原理和結構不 同，一般針對4類風電機組分別根據(jù)特定的模型架構進行建模，易造成此類模型架構的通 用性和可擴展性較差。并且一般風電機組仿真模型架構對風電機組涉網(wǎng)保護沒有根據(jù)電網(wǎng) 仿真需求做明確的界定，不適用于風電并網(wǎng)仿真的要求。 【實用新型內(nèi)容】
[0004] 有鑒于此，本實用新型提供的一種風電機組電壓源仿真組件，以彌補現(xiàn)有技術的 不足。
[0005] 本實用新型的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的：
[0006] -種風電機組電壓源仿真組件，所述組件包括風力機模擬器、變槳模擬器、軸系傳 動軸模擬器、控制組件、保護單元和電壓源單元；
[0007] 所述風力機模擬器分別連接所述軸系傳動軸模擬器和變槳模擬器；
[0008] 所述控制組件分別連接所述變槳模擬器、軸系傳動軸模擬器、保護單元和所述電 壓源單元；
[0009] 所述軸系傳動軸模擬器與所述保護單元連接。
[0010] 優(yōu)選的，所述風力機模擬器上設置有風速模擬器及風能轉換器；
[0011] 所述風速模擬器與所述軸系傳動軸模擬器連接。
[0012] 優(yōu)選的，所述變槳模擬器上安裝有電動葉片變槳模擬器和液壓葉片變槳模擬器；
[0013] 所述電動葉片變槳模擬器和液壓葉片變槳模擬器均連接所述風力機模擬器和所 述控制組件。
[0014] 優(yōu)選的，所述軸系傳動軸模擬器上設有發(fā)電機功率測試機和風力機轉速測試機；
[0015] 所述發(fā)電機功率測試機與所述風速模擬器連接；
[0016] 所述風力機轉速測試機與所述控制組件連接；
[0017] 所述發(fā)電機功率測試機和風力機轉速測試機均與所述保護單元連接。
[0018] 優(yōu)選的，所述控制組件包括風電機組控制器組、發(fā)電機組和電壓向量計算器；
[0019] 所述風電機組控制器組與所述變槳模擬器連接；
[0020] 所述發(fā)電機組與所述軸系傳動軸模擬器連接；
[0021 ] 所述電壓向量計算器與所述電壓源單元連接。
[0022] 優(yōu)選的，所述風電機組控制器組包括依次連接的主控制器、變流器控制器和變槳 控制器；
[0023] 所述主控制器和變流器控制器為一體化設計；
[0024] 所述變槳控制器與所述變槳模擬器連接。
[0025] 優(yōu)選的，所述發(fā)電機組包括發(fā)電機模擬器和發(fā)電機轉子模擬器；
[0026] 所述發(fā)電機模擬器和發(fā)電機轉子模擬器均與所述軸系傳動軸模擬器連接。
[0027] 優(yōu)選的，所述保護單元包括觸發(fā)保護模擬器；所述觸發(fā)保護模擬器與所述風電機 組的并網(wǎng)斷路器連接。
[0028] 優(yōu)選的，所述電壓源單元包括串聯(lián)的受控電壓源和等效阻抗。
[0029] 從上述的技術方案可以看出，本實用新型提供了一種風電機組電壓源仿真組件， 包括風力機模擬器、變槳模擬器、軸系傳動軸模擬器、控制組件、保護單元和電壓源單元；風 力機模擬器分別連接軸系傳動軸模擬器和變槳模擬器；控制組件分別連接變槳模擬器、軸 系傳動軸模擬器、保護單元和電壓源單元；軸系傳動軸模擬器與保護單元連接。本實用新型 提出的組件靈活、開放、可維護性好且可擴展性好；適用于空間尺度上多機組數(shù)量、復雜電 網(wǎng)結構的仿真環(huán)境需求，適用于時間尺度上自毫秒級至秒級大范圍跨度的仿真步長需求， 同時適用于所有主流風電機組類型及其典型控制特性、涉網(wǎng)保護特性的仿真實現(xiàn)需求，并 且其不受限于仿真軟件平臺，準確且高效的實現(xiàn)跨軟件平臺的參數(shù)兼容。
[0030] 與最接近的現(xiàn)有技術比，本實用新型提供的技術方案具有以下優(yōu)異效果：
[0031] 1、本實用新型所提供的技術方案，風力機模擬器、變槳模擬器、軸系傳動軸模擬 器、控制組件、保護單元和電壓源單元；風力機模擬器分別連接軸系傳動軸模擬器和變槳模 擬器；控制組件分別連接變槳模擬器、軸系傳動軸模擬器、保護單元和電壓源單元；軸系傳 動軸模擬器與保護單元連接的設置，能夠準確且高效的適用于時間尺度上自毫秒級至秒級 大范圍跨度的仿真步長需求，同時適用于所有主流風電機組類型及其典型控制特性、涉網(wǎng) 保護特性的仿真實現(xiàn)需求，并且其不受限于仿真軟件平臺。
[0032] 2、本實用新型所提供的技術方案，適用于空間尺度上多機組數(shù)量、復雜電網(wǎng)結構 的仿真環(huán)境需求，適用于時間尺度上自毫秒級至秒級大范圍跨度的仿真步長需求，同時適 用于所有主流風電機組類型及其典型控制特性、涉網(wǎng)保護特性的仿真實現(xiàn)需求，并且模型 架構不受限于仿真軟件平臺，可準確且高效地實現(xiàn)跨軟件平臺的參數(shù)兼容。本專利提出的 模型架構相比現(xiàn)有模型架構具有靈活、開放，可維護性和可擴展性好的特點。
[0033] 3、本實用新型提供的技術方案，應用廣泛，具有顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。
【附圖說明】
[0034] 圖1是本實用新型的一種風電機組電壓源仿真組件的結構示意圖；
[0035] 圖2是本實用新型的仿真組件的應用例的風力機模擬器的示意圖；
[0036] 圖3是本實用新型的仿真組件的應用例的變槳模擬器的示意圖；
[0037] 圖4是本實用新型的仿真組件的應用例的軸系傳動軸模擬器的示意圖；
[0038] 圖5是本實用新型的仿真組件的應用例的軸系機械模塊的示意圖；
[0039] 圖6是本實用新型的仿真組件的應用例的控制組件的示意圖；
[0040] 圖7是本實用新型的仿真組件的應用例的風電機組控制器子模塊的示意圖；
[0041] 圖8是本實用新型的仿真組件的應用例的電壓源單元的示意圖。
[0042] 其中，1-風力機模擬器、101-風速模擬器、102-風能轉換器、2-變槳模擬器、 201-電動葉片變槳模擬器、202-液壓葉片變槳模擬器、3-軸系傳動軸模擬器、301-發(fā)電機 功率測試機、302-風力機轉速測試機、4-控制組件、5-保護單元、501-觸發(fā)保護模擬器、 6_電壓源單元、601-受控電壓源、602-等效阻抗、7-風電機組控制器組、701-主控制器、 702-變流器控制器、703-變槳控制器、8-發(fā)電機組、801-發(fā)電機模擬器、802-發(fā)電機轉子模 擬器、9-電壓向量計算