CN113078682B - 一种直驱风电机组的等效惯量分析方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种直驱风电机组的等效惯量分析方法及系统，涉及电力系统技术领域。所述方法包括：向风电系统施加电网预想故障集中的校核故障，使得风电机组处于低电压穿越状态；获取风电系统中风电并网点的电网参数，对电网参数进行派克变换；计算低电压穿越时风电机组支撑电压恢复所需要注入电网的无功电流值；根据电网参数，得到换流器有功功率，并根据有功电流限制值，得到换流器有功功率限制值；根据电网侧有功功率实际值、换流器有功功率限制值和虚拟惯量控制的有功功率变化值的大小关系，得到风电机组的等效惯量常数。本发明通过准确评估考虑低电压穿越的虚拟惯量控制直驱风电等效惯量，能够提高含风电并网系统频率稳定控制水平。

Description

一种直驱风电机组的等效惯量分析方法及系统
技术领域
本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种直驱风电机组的等效惯量分析方法及系统。
背景技术
随着风电技术的不断发展，在电力系统中风力发电的占比越来越大，常规直驱风电机组所采用的最大功率跟踪控制使转子中储存的动能与输出电磁功率相对解耦，无法响应电网的频率变化，不能为电网提供频率支撑，替代系统同步机时会降低系统的等效惯量。然而，通过采用附加虚拟惯量控制，可以实现直驱风电机组响应电网的频率变化，参与系统的惯量响应。
然而电网故障等引起的风电并网点电压跌落会导致大量的风电机组进入低电压穿越状态，风电机组需要向电网注入无功电流支撑电压恢复，从而造成风电机组有功出力受限，从而影响风电虚拟惯量控制参与系统的频率支撑，使得系统等效惯量下降，降低了风电并网系统的频率稳定性。因此如何低电压穿越状态下采用虚拟惯量控制的直驱风电机组的等效惯量进行准确评估，进而确定风电并网系统的等效惯量要求成为亟需解决的问题。
发明内容
本发明目的在于，提供一种直驱风电机组的等效惯量分析方法，通过准确评估考虑低电压穿越的虚拟惯量控制直驱风电等效惯量，提高含风电并网系统频率稳定控制水平。
为实现上述目的，本发明实施例提供一种直驱风电机组的等效惯量分析方法，包括：
向风电系统施加电网预想故障集中的校核故障，使得风电机组处于低电压穿越状态；
获取所述风电系统中风电并网点的电网参数，对所述电网参数进行派克变换，得到所述电网参数的分量信息；其中，所述电网参数包括电压、电流和频率；
计算低电压穿越时所述风电机组支撑电压恢复所需要注入电网的无功电流，得到无功电流参考值；
根据所述无功电流参考值，结合所述风电机组中换流器限制的最大电流值，得到有功电流限制值；
根据所述电网参数，得到换流器有功功率，并根据所述有功电流限制值，得到换流器有功功率限制值；
根据低电压穿越时所述风电机组响应电网频率变化率，得到所述风电机组的虚拟惯量控制的比例参数；
根据电网侧有功功率实际值、所述换流器有功功率限制值和虚拟惯量控制的有功功率变化值的大小关系，得到风电机组的等效惯量常数。
优选地，所述获取所述风电系统中风电并网点的电网参数，对所述电网参数进行派克变换，得到所述电网参数的分量信息，包括：
获取所述风电系统中风电并网点的电网参数中的电压和电流，对所述电网参数中的电压和电流分别进行派克变换，得到所述电网参数中的电压和电流的d轴分量和q轴分量。
优选地，所述根据所述无功电流参考值，结合所述风电机组中换流器限制的最大电流值，得到有功电流限制值，包括：
采用如下表达式计算所述有功电流限制值：
Figure BDA0003073845850000021
其中，imax为所述换流器限制的最大电流值，iqref为所述无功电流参考值，idmax为所述换流器的有功电流的限定值。
优选地，所述根据所述电网参数，得到换流器有功功率，并根据所述有功电流限制值，得到换流器有功功率限制值，包括：
采用如下表达式计算换流器有功功率限制值：
Figure BDA0003073845850000031
其中，Ug为风电并网点的电压，Pmax为电网侧换流器有功功率的限制值，idmax为所述换流器的有功电流的限定值。
优选地，所述根据低电压穿越时所述风电机组响应电网频率变化率，得到所述风电机组的虚拟惯量控制的比例参数，包括：
采用如下表达式计算所述风电机组的虚拟惯量控制的比例参数：
Figure BDA0003073845850000032
其中，Kw为有功变化量与频率变化率的比例系数，ΔPw为风电机组有功功率的变化量。
优选地，所述根据电网侧有功功率实际值、所述换流器有功功率限制值和虚拟惯量控制的有功功率变化值的大小关系，得到风电机组的等效惯量常数，包括：
当0≤P+ΔPw≤Pmax时，所述风电机组的等效惯性常数Jw为Kw；
当P+ΔPw>Pmax时，ΔPw＝Pmax-P，所述风电机组的等效惯性常数
Figure BDA0003073845850000033
当P+ΔPw<0时，ΔPw＝-P，所述风电机组的等效惯性常数
Figure BDA0003073845850000034
其中，Pmax为换流器有功功率的限制值，ΔPw为风电机组有功功率的变化量，Kw为有功变化量与频率变化率的比例系数。
本发明实施例还提供一种直驱风电机组的等效惯量分析系统，包括：
低电压穿越模块，用于向风电系统施加电网预想故障集中的校核故障，使得风电机组处于低电压穿越状态；
派克变换模块，用于获取所述风电系统中风电并网点的电网参数，对所述电网参数进行派克变换，得到所述电网参数的分量信息；其中，所述电网参数包括电压、电流和频率；
无功电流获取模块，用于计算低电压穿越时所述风电机组支撑电压恢复所需要注入电网的无功电流，得到无功电流参考值；
有功电流获取模块，用于根据所述无功电流参考值，结合所述风电机组中换流器限制的最大电流值，得到有功电流限制值；
有功功率获取模块，用于根据所述电网参数，得到换流器有功功率，并根据所述有功电流限制值，得到换流器有功功率限制值；
比例参数获取模块，用于根据低电压穿越时所述风电机组响应电网频率变化率，得到所述风电机组的虚拟惯量控制的比例参数；
等效惯量获取模块，用于根据电网侧有功功率实际值、所述换流器有功功率限制值和虚拟惯量控制的有功功率变化值的大小关系，得到风电机组的等效惯量常数。
优选地，所述派克变换模块，还用于获取所述风电系统中风电并网点的电网参数中的电压和电流，对所述电网参数中的电压和电流分别进行派克变换，得到所述电网参数中的电压和电流的d轴分量和q轴分量。
本发明实施例还提供一种计算机终端设备，包括一个或多个处理器和存储器。存储器与所述处理器耦接，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上述任一实施例所述的直驱风电机组的等效惯量分析方法。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一实施例所述的直驱风电机组的等效惯量分析方法。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明公开的直驱风电机组的等效惯量分析方法，包括：向风电系统施加电网预想故障集中的校核故障，使得风电机组处于低电压穿越状态；获取所述风电系统中风电并网点的电网参数，对所述电网参数进行派克变换，得到所述电网参数的分量信息；其中，所述电网参数包括电压、电流和频率；计算低电压穿越时所述风电机组支撑电压恢复所需要注入电网的无功电流，得到无功电流参考值；根据所述无功电流参考值，结合所述风电机组中换流器限制的最大电流值，得到有功电流限制值；根据所述电网参数，得到换流器有功功率，并根据所述有功电流限制值，得到换流器有功功率限制值；根据低电压穿越时所述风电机组响应电网频率变化率，得到所述风电机组的虚拟惯量控制的比例参数；根据电网侧有功功率实际值、所述换流器有功功率限制值和虚拟惯量控制的有功功率变化值的大小关系，得到风电机组的等效惯量常数。本发明通过准确评估考虑低电压穿越的虚拟惯量控制直驱风电等效惯量，能够提高含风电并网系统频率稳定控制水平。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明某一实施例提供的直驱风电机组的等效惯量分析方法的流程示意图；
图2是本发明某一实施例提供的直驱风机电网侧换流器电流矢量示意图；
图3是本发明某一实施例提供的直驱风机附加虚拟惯量控制结构图；
图4是本发明某一实施例提供的直驱风电机组的等效惯量分析系统的结构示意图；
图5是本发明某一实施例提供的计算机终端设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。
应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
请参阅图1，图1为本发明某一实施例提供的直驱风电机组的等效惯量分析方法的流程示意图。本实施例提供的直驱风电机组的等效惯量分析方法，包括以下步骤：
S110，向风电系统施加电网预想故障集中的校核故障，使得风电机组处于低电压穿越状态；
S120，获取风电系统中风电并网点的电网参数，对电网参数进行派克变换，得到电网参数的分量信息；其中，电网参数包括电压、电流和频率；
S130，计算低电压穿越时风电机组支撑电压恢复所需要注入电网的无功电流，得到无功电流参考值；
S140，根据无功电流参考值，结合风电机组中换流器限制的最大电流值，得到有功电流限制值；
S150，根据电网参数，得到换流器有功功率，并根据有功电流限制值，得到换流器有功功率限制值；
S160，根据低电压穿越时风电机组响应电网频率变化率，得到风电机组的虚拟惯量控制的比例参数；
S170，根据电网侧有功功率实际值、换流器有功功率限制值和虚拟惯量控制的有功功率变化值的大小关系，得到风电机组的等效惯量常数。
在本发明实施例中，对于含风电并网的电力系统，风电机组为具有典型低电压穿越能力和附加虚拟惯量控制的直驱永磁风电机组，在电网中施加一个电网预想故障集下的校核故障，使电网电压发生跌落，且风电并网点电压下降至额定电压的20％～90％区间内，风电机组进入低电压穿越状态，同时由于故障导致系统频率发生扰动，风电机组的附加虚拟惯量控制响应系统频率变化。
在本发明实施例中，获取风电并网点的电网电压、电流和频率，同时对风电并网点的电压和电流进行dq分解，分别得到并网点电压与电流的d轴分量和q轴分量，dq分解采用派克变换，方程如下：
Figure BDA0003073845850000071
Figure BDA0003073845850000072
其中，u和i分别代表风电并网点的电网电压、电流向量，下标abc分别代表电网a、b、c三相上的分量，下标dq0分别代表经派克变换后d轴、q轴和0轴上的分量，θ为a相电压(或电流)向量的相角。
在本发明实施例中，根据国家标准《风电场接入电力系统技术规定》，当风电场并网点电压处于标称电压的20％～90％区间内时，风电场应能够通过注入无功电流支撑电压恢复，风电场注入电力系统的动态无功电流iqref的大小为：
iqref≥1.5×(0.9-Ug)IN
其中，Ug为风电场并网点电压标幺值，IN为风电场额定电流。
获取风电系统中风电并网点的电网参数，对电网参数进行派克变换，得到电网参数的分量信息，包括：获取风电系统中风电并网点的电网参数中的电压和电流，对电网参数中的电压和电流分别进行派克变换，得到电网参数中的电压和电流的d轴分量和q轴分量。
在本发明实施例中，为了保证电网侧换流器的安全稳定运行，换流器电流必须控制在安全的范围内，换流器的电流矢量示意图如图2所示，imax为换流器限制的最大电流值，idmax为换流器有功电流限制值，iqref为风电机组注入电网的动态无功电流值。根据步骤3求取的无功电流参考值，结合风电机组换流器限制的最大电流值imax，得到相应的有功电流限制值：
Figure BDA0003073845850000081
其中，imax为换流器限制的最大电流值，iqref为无功电流参考值，idmax为换流器的有功电流的限定值。
在本发明实施例中，直驱风机电网侧换流器采用基于电网电压定向的矢量控制技术，根据并网点电网电压和电流的dq轴分量，计算电网侧换流器有功功率值的计算式为：
Figure BDA0003073845850000082
其中，Ug为风电场并网点电压，id为换流器的有功电流。
同时根据步骤4求取的电网侧换流器有功电流限制值，计算电网侧换流器有功功率限制值得到计算式：
Figure BDA0003073845850000083
其中，Ug为风电并网点的电压，Pmax为电网侧换流器有功功率的限制值，idmax为所述换流器的有功电流的限定值。
在本发明实施例中，直驱风电机组采用虚拟惯量控制，控制框图如图3所示，风电机组参与惯量响应的有功功率变化量控制方程为
Figure BDA0003073845850000084
其中，Kw为直驱风机虚拟惯量控制的比例参数，df/dt为低电压穿越过程中电网频率变化率。
在本发明实施例中，由于电网侧换流器的有功功率存在限制，风电机组参与惯量响应的有功功率变化量受电网电压跌落幅值和频率变化率的影响，根据电网侧有功功率实际值、换流器有功功率限制值和虚拟惯量控制的有功功率变化值的大小关系，计算直驱风电机组的等效惯量常数，方法如下：
(1)若0≤P+ΔPw≤Pmax，则说明电网的电压跌落和频率变化率较小，故障严重程度低，此时风电机组的等效惯性常数Jw为Kw；
(2)若P+ΔPw>Pmax，则说明电网的电压跌落和频率变化率较大，故障严重程度高，此时ΔPw＝Pmax-P，且风电机组的等效惯性常数
Figure BDA0003073845850000091
(3)若P+ΔPw<0，则则说明电网的电压跌落和频率变化率较大，故障严重程度高，此时ΔPw＝-P，且风电机组的等效惯性常数
Figure BDA0003073845850000092
其中，Pmax为换流器有功功率的限制值，ΔPw为风电机组有功功率的变化量，Kw为有功变化量与频率变化率的比例系数。
惯性是系统抵御有功功率有功功率扰动引起频率变化的能力，本发明实施例中，有功功率变化值主要考虑的是系统遭受的有功功率扰动，根据电网系统发电机和负荷投切的变化情况近似计算得出。
请参阅图4，图4是本发明某一实施例提供的直驱风电机组的等效惯量分析系统的结构示意图。在本实施例中与上述实施例相同的部分，在此不再赘述。
本实施例提供的直驱风电机组的等效惯量分析系统，包括：
低电压穿越模块210，用于向风电系统施加电网预想故障集中的校核故障，使得风电机组处于低电压穿越状态；
派克变换模块220，用于获取风电系统中风电并网点的电网参数，对电网参数进行派克变换，得到电网参数的分量信息；其中，电网参数包括电压、电流和频率；
无功电流获取模块230，用于计算低电压穿越时风电机组支撑电压恢复所需要注入电网的无功电流，得到无功电流参考值；
有功电流获取模块240，用于根据无功电流参考值，结合风电机组中换流器限制的最大电流值，得到有功电流限制值；
有功功率获取模块250，用于根据电网参数，得到换流器有功功率，并根据有功电流限制值，得到换流器有功功率限制值；
比例参数获取模块260，用于根据低电压穿越时风电机组响应电网频率变化率，得到风电机组的虚拟惯量控制的比例参数；
等效惯量获取模块270，用于根据电网侧有功功率实际值、换流器有功功率限制值和虚拟惯量控制的有功功率变化值的大小关系，得到风电机组的等效惯量常数。
在本发明实施例中，派克变换模块220，还用于获取风电系统中风电并网点的电网参数中的电压和电流，对电网参数中的电压和电流分别进行派克变换，得到电网参数中的电压和电流的d轴分量和q轴分量。
关于直驱风电机组的等效惯量分析系统的具体限定可以参见上文中对于直驱风电机组的等效惯量分析方法的限定，在此不再赘述。上述直驱风电机组的等效惯量分析装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
请参阅图5，本发明实施例提供一种计算机终端设备，包括一个或多个处理器和存储器。存储器与所述处理器耦接，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上述任意一个实施例中的直驱风电机组的等效惯量分析方法。
处理器用于控制该计算机终端设备的整体操作，以完成上述的直驱风电机组的等效惯量分析方法的全部或部分步骤。存储器用于存储各种类型的数据以支持在该计算机终端设备的操作，这些数据例如可以包括用于在该计算机终端设备上操作的任何应用程序或方法的指令，以及应用程序相关的数据。该存储器可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，例如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，简称SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EPROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，简称PROM)，只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
在一示例性实施例中，计算机终端设备可以被一个或多个应用专用集成电路(Application Specific 1ntegrated Circuit，简称AS1C)、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，简称DSP)、数字信号处理设备(Digital Signal Processing Device,简称DSPD)、可编程逻辑器件(Programmable Logic Device，简称PLD)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述的直驱风电机组的等效惯量分析方法，并达到如上述方法一致的技术效果。
在另一示例性实施例中，还提供了一种包括程序指令的计算机可读存储介质，该程序指令被处理器执行时实现上述任意一个实施例中的直驱风电机组的等效惯量分析方法的步骤。例如，该计算机可读存储介质可以为上述包括程序指令的存储器，上述程序指令可由计算机终端设备的处理器执行以完成上述的直驱风电机组的等效惯量分析方法，并达到如上述方法一致的技术效果。
本发明公开的直驱风电机组的等效惯量分析方法，包括：向风电系统施加电网预想故障集中的校核故障，使得风电机组处于低电压穿越状态；获取所述风电系统中风电并网点的电网参数，对所述电网参数进行派克变换，得到所述电网参数的分量信息；其中，所述电网参数包括电压、电流和频率；计算低电压穿越时所述风电机组支撑电压恢复所需要注入电网的无功电流，得到无功电流参考值；根据所述无功电流参考值，结合所述风电机组中换流器限制的最大电流值，得到有功电流限制值；根据所述电网参数，得到换流器有功功率，并根据所述有功电流限制值，得到换流器有功功率限制值；根据低电压穿越时所述风电机组响应电网频率变化率，得到所述风电机组的虚拟惯量控制的比例参数；根据电网侧有功功率实际值、所述换流器有功功率限制值和虚拟惯量控制的有功功率变化值的大小关系，得到风电机组的等效惯量常数。本发明通过准确评估考虑低电压穿越的虚拟惯量控制直驱风电等效惯量，能够提高含风电并网系统频率稳定控制水平。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种直驱风电机组的等效惯量分析方法，其特征在于，包括：
向风电系统施加电网预想故障集中的校核故障，使得风电机组处于低电压穿越状态；
获取所述风电系统中风电并网点的电网参数，对所述电网参数进行派克变换，得到所述电网参数的分量信息；其中，所述电网参数包括电压、电流和频率；
计算低电压穿越时所述风电机组支撑电压恢复所需要注入电网的无功电流，得到无功电流参考值；
根据所述无功电流参考值，结合所述风电机组中换流器限制的最大电流值，得到有功电流限制值；
根据所述电网参数，得到换流器有功功率，并根据所述有功电流限制值，得到换流器有功功率限制值；
根据低电压穿越时所述风电机组响应电网频率变化率，得到所述风电机组的虚拟惯量控制的比例参数；
根据电网侧有功功率实际值、所述换流器有功功率限制值和虚拟惯量控制的有功功率变化值的大小关系，得到风电机组的等效惯量常数；具体地，
当0≤P+ΔPw≤Pmax时，所述风电机组的等效惯性常数Jw为Kw；
当P+ΔPw>Pmax时，所述风电机组的等效惯性常数
Figure FDA0003658356680000011
当P+ΔPw<0时，所述风电机组的等效惯性常数
Figure FDA0003658356680000012
其中，P为风电机组当前输出的有功功率大小，代表风电机组当前的有功功率运行点；Pmax为换流器有功功率的限制值；ΔPw为风电机组有功功率的变化量；Kw为有功变化量与频率变化率的比例系数，df/dt为低电压穿越过程中电网频率变化率。
2.根据权利要求1所述的直驱风电机组的等效惯量分析方法，其特征在于，所述获取所述风电系统中风电并网点的电网参数，对所述电网参数进行派克变换，得到所述电网参数的分量信息，包括：
获取所述风电系统中风电并网点的电网参数中的电压和电流，对所述电网参数中的电压和电流分别进行派克变换，得到所述电网参数中的电压和电流的d轴分量和q轴分量。
3.根据权利要求1所述的直驱风电机组的等效惯量分析方法，其特征在于，所述根据所述无功电流参考值，结合所述风电机组中换流器限制的最大电流值，得到有功电流限制值，包括：
采用如下表达式计算所述有功电流限制值：
Figure FDA0003658356680000021
其中，imax为所述换流器限制的最大电流值，iqref为所述无功电流参考值，idmax为所述换流器的有功电流的限定值。
4.根据权利要求1所述的直驱风电机组的等效惯量分析方法，其特征在于，所述根据所述电网参数，得到换流器有功功率，并根据所述有功电流限制值，得到换流器有功功率限制值，包括：
采用如下表达式计算换流器有功功率限制值：
Figure FDA0003658356680000022
其中，Ug为风电并网点的电压，Pmax为电网侧换流器有功功率的限制值，idmax为所述换流器的有功电流的限定值。
5.根据权利要求1所述的直驱风电机组的等效惯量分析方法，其特征在于，所述根据低电压穿越时所述风电机组响应电网频率变化率，得到所述风电机组的虚拟惯量控制的比例参数，包括：
采用如下表达式计算所述风电机组的虚拟惯量控制的比例参数：
Figure FDA0003658356680000031
其中，Kw为有功变化量与频率变化率的比例系数，ΔPw为风电机组有功功率的变化量。
6.一种直驱风电机组的等效惯量分析系统，其特征在于，包括：
低电压穿越模块，用于向风电系统施加电网预想故障集中的校核故障，使得风电机组处于低电压穿越状态；
派克变换模块，用于获取所述风电系统中风电并网点的电网参数，对所述电网参数进行派克变换，得到所述电网参数的分量信息；其中，所述电网参数包括电压、电流和频率；
无功电流获取模块，用于计算低电压穿越时所述风电机组支撑电压恢复所需要注入电网的无功电流，得到无功电流参考值；
有功电流获取模块，用于根据所述无功电流参考值，结合所述风电机组中换流器限制的最大电流值，得到有功电流限制值；
有功功率获取模块，用于根据所述电网参数，得到换流器有功功率，并根据所述有功电流限制值，得到换流器有功功率限制值；
比例参数获取模块，用于根据低电压穿越时所述风电机组响应电网频率变化率，得到所述风电机组的虚拟惯量控制的比例参数；
等效惯量获取模块，用于根据电网侧有功功率实际值、所述换流器有功功率限制值和虚拟惯量控制的有功功率变化值的大小关系，得到风电机组的等效惯量常数；具体地，
当0≤P+ΔPw≤Pmax时，所述风电机组的等效惯性常数Jw为Kw；
当P+ΔPw>Pmax时，所述风电机组的等效惯性常数
Figure FDA0003658356680000041
当P+ΔPw<0时，所述风电机组的等效惯性常数
Figure FDA0003658356680000042
其中，P为风电机组当前输出的有功功率大小，代表风电机组当前的有功功率运行点；Pmax为换流器有功功率的限制值；ΔPw为风电机组有功功率的变化量；Kw为有功变化量与频率变化率的比例系数，df/dt为低电压穿越过程中电网频率变化率。
7.根据权利要求6所述的直驱风电机组的等效惯量分析系统，其特征在于，所述派克变换模块，还用于获取所述风电系统中风电并网点的电网参数中的电压和电流，对所述电网参数中的电压和电流分别进行派克变换，得到所述电网参数中的电压和电流的d轴分量和q轴分量。
8.一种计算机终端设备，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
存储器，与所述处理器耦接，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1至5任一项所述的直驱风电机组的等效惯量分析方法。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述的直驱风电机组的等效惯量分析方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115017725B (zh) * 2022-06-27 2024-06-18 国网湖南省电力有限公司 风电高渗透电网系统的等效惯量预测方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111668866A (zh) * 2019-03-05 2020-09-15 南京理工大学 基于转速和无功联合优化控制的低电压穿越控制方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102664427B (zh) * 2012-05-25 2014-08-20 华北电力大学（保定） 永磁直驱风电机组低电压穿越时有功和无功协调控制方法
US10177574B2 (en) * 2016-09-28 2019-01-08 Nec Corporation Dynamic frequency control scheme for microgrids using energy storage
CN107681689A (zh) * 2017-09-22 2018-02-09 上海电力学院 双馈风机在微电网中的频率控制参数选取方法
CN108599256B (zh) * 2018-05-28 2021-04-09 河海大学 一种基于转速调节的直驱式风电机组低电压穿越控制方法
CN110739721A (zh) * 2019-09-27 2020-01-31 中国电力科学研究院有限公司 一种电压源型风电机组控制方法及系统
CN111509773B (zh) * 2020-04-24 2021-08-17 浙江运达风电股份有限公司 适用于弱电网的电压源型风电机组故障穿越控制方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111668866A (zh) * 2019-03-05 2020-09-15 南京理工大学 基于转速和无功联合优化控制的低电压穿越控制方法

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