一種簡化的雙饋風(fēng)電系統(tǒng)模型及建模方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明一種簡化的雙饋風(fēng)電系統(tǒng)模型及建模方法，屬于電力元件建模的技術(shù)領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著能源的消耗和環(huán)境問題的日益突出，開發(fā)利用綠色能源越來越受到人們的重 視，傳統(tǒng)的以化石燃料為能量來源的發(fā)電方式正在向以太陽能、風(fēng)能和水能等為能量來源 的新型發(fā)電方式轉(zhuǎn)變;其中風(fēng)力發(fā)電容量所占的比例逐年提高，其中雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)占很 大比例，因此對(duì)雙饋風(fēng)電系統(tǒng)的自身特性和并網(wǎng)特性需要進(jìn)行深入地研究。
[0003] 建模仿真以其可重復(fù)性和準(zhǔn)確性，現(xiàn)在已經(jīng)成為研究電力系統(tǒng)特性的重要手段， 目前仿真研究基于原有雙饋風(fēng)電系統(tǒng)模型，原有雙饋風(fēng)電系統(tǒng)模型雖然能夠非常準(zhǔn)確地模 擬真實(shí)情況，但是由于它包含了大量的器件，具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和控制器件，嚴(yán)重制約了仿真 速度。
[0004]造成上述問題的主要原因在于：目前的雙饋風(fēng)電系統(tǒng)為了實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)力的最大功率 跟蹤，使用了背靠背變流器元件，它包含12個(gè)開關(guān)器件，一般采用PWM控制技術(shù)，具有復(fù)雜的 控制觸發(fā)結(jié)構(gòu)和高頻率的觸發(fā)方式，導(dǎo)致每一次仿真都需要耗費(fèi)大量的時(shí)間，甚至出現(xiàn)大 規(guī)模仿真不能進(jìn)行的情況，這對(duì)于研究不同情況下雙饋風(fēng)電系統(tǒng)的特性來說是非常費(fèi)時(shí)費(fèi) 力的。因此，一種能夠?qū)ΜF(xiàn)有雙饋風(fēng)電模型中變流器元件進(jìn)行簡化的模型及建模方法，對(duì)于 提高對(duì)雙饋風(fēng)電系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)、縮短仿真時(shí)間、提高仿真效率和提高風(fēng)電場(chǎng)仿真規(guī)模都有重 要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，所要解決的技術(shù)問題為:提供一種建模方法簡 單、仿真時(shí)間較短、仿真效果較好的雙饋風(fēng)電系統(tǒng)模型及建模方法。
[0006] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0007] 一種簡化的雙饋風(fēng)電系統(tǒng)模型，包括發(fā)電機(jī)、受控電壓源模塊和控制模塊，所述發(fā) 電機(jī)的定子與外接電網(wǎng)系統(tǒng)的線路相連，所述的發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子通過受控電壓源模塊與外接 電網(wǎng)系統(tǒng)的線路相連，所述的控制模塊與受控電壓源模塊的控制端相連;所述受控電壓源 模塊包括第一受控電壓源組和第二受控電壓源組，所述第一受控電壓源組和第二受控電壓 源組均包括3個(gè)受控電壓源;所述第一受控電壓源組中的每個(gè)受控電壓源的電壓端分別與 發(fā)電子轉(zhuǎn)子的三相電源相連，所述第一受控電壓源組中的每個(gè)受控電壓源的控制端分別與 控制模塊的轉(zhuǎn)子側(cè)控制單元相連;所述第二受控電壓源組中的每個(gè)受控電壓源的電壓端分 別與外接電網(wǎng)系統(tǒng)的線路的三相電源相連，所述第第二受控電壓源組中的每個(gè)受控電壓源 的控制端分別與控制模塊的電網(wǎng)側(cè)控制單元相連;所述雙饋風(fēng)電系統(tǒng)模型還包括:功率測(cè) 量模塊，所述的功率測(cè)量模塊包括功率測(cè)量端子Ml和功率測(cè)量端子M2，所述功率測(cè)量端子 Ml和功率測(cè)量端子M2分別連接有第一受控電流源和第二受控電流源，所述第一受控電流源 和第二受控電流源之間并接有電容元件c。
[0008] 所述第一受控電流源和第二受控電流源的電流大小由受控電壓源模塊的功率和 電容元件C兩端的電壓確定。
[0009] 本發(fā)明中，一種簡化的雙饋風(fēng)電系統(tǒng)模型的建模方法，包括以下步驟：
[0010] 步驟S1:將發(fā)電機(jī)的定子與外接電網(wǎng)系統(tǒng)的線路相連，并將發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子通過受 控電壓源模塊與外接電網(wǎng)系統(tǒng)的線路相連；
[0011] 步驟S2:將受控電壓源模塊的控制端與控制模塊相連，并通過控制模塊，控制受控 電壓源模塊的電壓輸出；
[0012] 步驟S3:通過功率測(cè)量端子Ml和M2分別測(cè)量受控電壓源模塊與發(fā)電子的轉(zhuǎn)子連接 處的功率以及受控電壓源模塊與外接電網(wǎng)系統(tǒng)的線路相連處的功率，并記為:P1和P2;
[0013]步驟S4:測(cè)量電容元件C兩偵啲電壓，并記為:udc;
[0014] 步驟S5:根據(jù)步驟S3和步驟S4,計(jì)算第一受控電流源和第二受控電流源的電流值。
[0015] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：
[0016] 1、本發(fā)明省去了原有雙饋風(fēng)電系統(tǒng)中的變流器開關(guān)器件和相應(yīng)的PWM觸發(fā)控制電 路，模型搭建的復(fù)雜程度大為降低，建模時(shí)間也大為縮短，且可保證系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)特性相 同，實(shí)用性極強(qiáng)。
[0017] 2、本發(fā)明在保持原有雙饋風(fēng)電系統(tǒng)特性基本不變的情況下，通過忽略PWM高頻觸 發(fā)控制的仿真運(yùn)算，使得簡化模型的仿真速度大大提高，大幅度減小仿真所需時(shí)間，提高仿 真效率;本發(fā)明極大的簡化了原有雙饋風(fēng)電系統(tǒng)的模型結(jié)構(gòu)，提高了仿真的速度，對(duì)實(shí)現(xiàn)大 規(guī)模的雙饋風(fēng)電系統(tǒng)建模仿真具有重要意義。
【附圖說明】
[0018] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0019] 圖1為現(xiàn)有雙饋風(fēng)電系統(tǒng)模型示意圖；
[0020] 圖2為本發(fā)明中的雙饋風(fēng)電系統(tǒng)模型示意圖；
[0021 ]圖3為本實(shí)施例中電網(wǎng)電壓對(duì)稱跌落至75 %時(shí)的電壓波形圖；
[0022]圖4為本實(shí)施例中本發(fā)明模型與原有風(fēng)電系統(tǒng)模型在并網(wǎng)電壓對(duì)稱跌落至75%時(shí) 的A相電流波形對(duì)比圖；
[0023] 圖中，1為發(fā)電機(jī)，2為受控電壓源模塊，3為控制模塊，4為第一受控電壓源組，5為 第二受控電壓源組，6為轉(zhuǎn)子側(cè)控制單元，7為電網(wǎng)側(cè)控制單元，8為第一受控電流源，9為第 二受控電流源。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 如圖1至圖4所示，一種簡化的雙饋風(fēng)電系統(tǒng)模型，包括發(fā)電機(jī)1、受控電壓源模塊2 和控制模塊3,所述發(fā)電機(jī)1的定子與外接電網(wǎng)系統(tǒng)的線路相連，所述的發(fā)電機(jī)1的轉(zhuǎn)子通過 受控電壓源模塊2與外接電網(wǎng)系統(tǒng)的線路相連，所述的控制模塊3與受控電壓源模塊2的控 制端相連;所述受控電壓源模塊2包括第一受控電壓源組4和第二受控電壓源組5,所述第一 受控電壓源組4和第二受控電壓源組5均包括3個(gè)受控電壓源;所述第一受控電壓源組4中的 每個(gè)受控電壓源的電壓端分別與發(fā)電機(jī)1轉(zhuǎn)子的三相電源相連，所述第一受控電壓源組4中 的每個(gè)受控電壓源的控制端分別與控制模塊3的轉(zhuǎn)子側(cè)控制單元6相連;所述第二受控電壓 源組5中的每個(gè)受控電壓源的電壓端分別與外接電網(wǎng)系統(tǒng)的線路的三相電源相連，所述第 二受控電壓源組5中的每個(gè)受控電壓源的控制端分別與控制模塊3的電網(wǎng)側(cè)控制單元7相 連;所述風(fēng)電系統(tǒng)模型還包括:功率測(cè)量端子Ml和功率測(cè)量端子M2,所述功率測(cè)量端子Ml和 功率測(cè)量端子M2分別連接有第一受控電流源8和第二受控電流源9,所述第一受控電流源8 和第二受控電流源9之間并接有電容元件C。
[0025] 具體地，所述第一受控電流源8和第二受控電流源9的電流大小由受控電壓源模塊 2的功率和電容元件C兩側(cè)的電壓確定。
[0026] 本發(fā)明中，一種簡化的雙饋風(fēng)電系統(tǒng)建模方法，其特征在于:所述方法包括以下步 驟：
[0027] 步驟S1:將發(fā)電機(jī)1的定子與外接電網(wǎng)系統(tǒng)的線路相連，并將發(fā)電機(jī)1的轉(zhuǎn)子通過 受控電壓源模塊2與外接電網(wǎng)系統(tǒng)的線路相連；
[0028] 步驟S2:將受控電壓源模塊2的控制端與控制模塊3相連，并通過控制模塊，控制受 控電壓源模塊2的電壓輸出；
[0029] 步驟S3:通過功率測(cè)量端子Ml和M2分別測(cè)量受控電壓源模塊2與發(fā)電機(jī)1的轉(zhuǎn)子連 接處的功率以及受控電壓源模塊2與外接電網(wǎng)系統(tǒng)的線路相連處的功率，并記為:P1和P2;
[0030] 步驟S4:測(cè)量電容元件C兩側(cè)的電壓，并記為:Udc;
[0031] 步驟S5:計(jì)算第一受控電流源8和第二受控電流源9的電流