一种风电机组低电压穿越输出特性灵活仿真方法

摘要

一种风电机组低电压穿越输出特性灵活仿真方法，属于电力系统仿真技术领域，该方法基于双馈风机有功、无功独立控制，并且在有功控制模块中部分控制参数相对独立的特点，拟合出关键控制参数与低穿时期有功功率输出特性之间的线性对应关系，进一步利用任意机组在任意工况下的低电压穿越有功输出实测数据辨识出该控制参数，基于此可以完成对于其他任意工况下的低电压穿越有功功率输出特性的灵活仿真，本发明方法克服了传统的全工况低电压穿越测试耗时耗力的缺陷，是一种灵活性高、准确性好的风电机组低电压穿越输出特性仿真方法。

主权项

一种风电机组低电压穿越输出特性灵活仿真方法，包括以下步骤：步骤1：确定表征有功功率变化特性的特征量，包括：有功功率跌落深度P，有功功率快速爬升高度b和有功功率缓慢爬升速度a，所述的有功功率跌落深度P，即有功功率从完全跌落到开始爬升的平均值P₂与跌落前有功功率P₁的比值，其中，完全跌落时刻指从该时刻起连续20个有功功率采样值与该时刻采样值之间的差值小于该采样值的10％；开始爬升时刻指从该时刻起连续20个有功功率采样值持续增加；所述的有功功率快速爬升高度b，即有功功率在快速爬升期内的爬升量，其中，快速爬升期的时间起点指开始爬升的时刻，时间终点指从该时刻起连续20个有功功率采样值较其前一采样值的增量小于该时刻较前一采样值的增量；所述的有功功率缓慢爬升速度a，即有功功率在缓慢爬升期内的爬升量Δa与爬升时间Δt的比值，其中，缓慢爬升期指的是快速爬升期结束至有功功率上升到95％P₁的这一时期；步骤2：对低电压穿越期间双馈风机有功功率控制第一阶段的策略进行修改，分别加入参数K_m和T_ramp将故障清除后阶段分为有功快速恢复和有功爬升两个阶段进行控制，并生成有功功率参考值以便后续生成相应的转子电流有功分量来实现对输出有功功率的调整；低电压穿越期间的故障清除后时刻，首先在有功快速恢复阶段通过参数K_m控制故障切除后有功快速上升的幅值：P_ref1＝K₁(|u|‑K₂)+K_m然后在有功功率爬升阶段通过参数T_ramp控制有功上升的速率：$\frac{{\mathrm{dP}}_{ref1}}{dt}=T_{ramp}$式中：P_ref1为有功功率参考值；u为故障期间发电机出口电压有效值；K₁、K₂为计算有功参考值时的调整参数，默认值分别为K₁＝1.46，K₂＝0.15；P_ref1为故障穿越期间有功控制策略第一阶段的有功功率参考值；t为有功功率快速上升阶段结束时刻起到恢复到故障前数值所用时间；步骤3：使用任意电力仿真软件，按照控制变量原则，改变控制参数K_m和T_ramp进行低电压穿越仿真，获得有功功率波形，提取有功功率波形中的三个特征量：有功功率跌落深度P、有功功率快速爬升高度b和有功功率缓慢爬升速度a，建立拟合数据集；使用一阶多项式函数对控制参数K_m与有功功率跌落深度P和有功功率快速爬升高度b之间的函数关系进行拟合；再对控制参数T_ramp与有功功率跌落深度P、控制参数K_m和有功功率缓慢上升速度a之间的函数关系进行拟合，即有：$\left\{\begin{array}{c}{K}_m=x_1·P+x_2·b+x_3\\ T_{ramp}\left(K_m\right)=y_1·P+y_2·a+y_3\end{array}\right.$式中：x₁、x₂、x₃、y₁、y₂、y₃分别为两个待拟合函数中的待定参数；步骤4：提取实测有功功率波形的特征量，使用第三步中的公式进行辨识，得到控制参数K_m和T_ramp，利用K_m和T_ramp即可完成对于其他任意工况下的低电压穿越有功功率输出特性的灵活仿真。