CN116470569A - 一种全功率风电机组动态阻抗区间确定方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及新能源并网系统的动态建模与分析技术领域，具体提供了一种全功率风电机组动态阻抗区间确定方法及装置，包括：利用全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型对全功率变换风电机组进行仿真；设定全功率变换风电机组的运行工况，在全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型的变流器并网点注入不同预设频率的电压扰动信号，得到不同运行工况下不同预设频率对应的阻抗幅值和相角，并绘制不同运行工况下不同预设频率对应的阻抗曲线；基于所述不同运行工况下不同预设频率对应的阻抗曲线确定全功率风电机组的阻抗区间。本发明提供的技术方案，能够覆盖完整运行工况下的系统振荡风险排查，保证风电机组在全工况下均可稳定运行。
Description
技术领域
本发明涉及新能源并网系统的动态建模与分析技术领域，具体涉及一种全功率风电机组动态阻抗区间确定方法及装置。
背景技术
近年来，随着新能源大基地、规模化开发利用加速推进，大规模风力发电装置经电力电子变流器并网，高比例电力电子系统的运行稳定特性与传统电力系统相比发生了深刻变化。由于电力电子装置的多回路控制呈现宽频带特性，风电机组与电网间复杂的控制交互作用可使得系统发生数Hz至数百Hz的振荡，部分地区陆续发生了由系统振荡问题引发的大规模风电机组脱网事故，严重影响系统安全稳定运行。
基于阻抗的分析方法作为解决振荡问题的有效有段，被广泛用于新能源发电装置并网后的系统稳定性分析，众多学者已分别建立并网逆变器、全功率变换风电机组、双馈风电机组等风力发电装置的解析阻抗模型。小信号阻抗建模的基本思路是：在稳态电压上叠加一个特定频率的扰动电压，通过傅里叶变换和正负序分解，得到电流响应中的谐波分量，电压谐波分量与电流谐波分量之比即为该特定频率下的小信号阻抗。改变扰动电压的频率，使其遍历宽频带内频率点，即可得到一定频率范围内的阻抗曲线。
由理论分析可知，阻抗模型是基于特定工作点的小信号模型，稳态工作点的变化会使得阻抗特性发生改变。然而，新能源的出力具有很强的随机性、波动性和不确定性，实际运行中风电机组的工作点总在随风速变化，风电机组阻抗不再是一条固定曲线而是在一定区间范围内动态变化。利用单一静态阻抗进行系统稳定性分析时，仅能用于分析特定工况下系统的振荡问题而无法覆盖全运行工况下的稳定性问题。
同时，由于实际风电机组控制策略和控制参数的不透明性，阻抗解析建模存在困难，基于电磁暂态仿真模型的阻抗扫描方法是获取实际装置阻抗特性的有效方式之一。然而风电机组实际运行工况复杂，若通过逐个工况下阻抗扫描遍历全部运行工况耗时长且繁复。
因此，利用阻抗分析方法解决新能源并网振荡问题时需要综合考虑以上因素，为了覆盖完整运行工况下风电机组并网后的稳定性问题，需要建立新的阻抗边界计算方法，以便更为高效地获得全功率变换风电机组的动态阻抗区间。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提出了一种全功率风电机组动态阻抗区间确定方法及装置。
第一方面，提供一种全功率风电机组动态阻抗区间确定方法，所述全功率风电机组动态阻抗区间确定方法包括：
利用全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型对全功率变换风电机组进行仿真；
设定全功率变换风电机组的运行工况，在全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型的变流器并网点注入不同预设频率的电压扰动信号，得到不同运行工况下不同预设频率对应的阻抗幅值和相角，并绘制不同运行工况下不同预设频率对应的阻抗曲线；
基于所述不同运行工况下不同预设频率对应的阻抗曲线确定全功率风电机组的阻抗区间。
优选的，所述运行工况包括：第一工况、第二工况、第三工况和第四工况；
所述第一工况满足：P>0.9Pn 0＜Q+≤0.3Pn；
所述第二工况满足：P>0.9Pn-0.3Pn≤Q_＜0；
所述第三工况满足：0.1Pn≤P≤0.3Pn 0＜Q+≤0.3Pn；
所述第四工况满足：0.1Pn≤P≤0.3Pn-0.3Pn≤Q-＜0；
其中，P为全功率变换风电机组输出的有功功率，Pn为全功率变换风电机组的额定功率，Q+为全功率变换风电机组输出的容性无功功率，Q_为全功率变换风电机组输出的感性无功功率。
进一步的，所述基于所述不同运行工况下不同预设频率对应的阻抗曲线确定全功率风电机组的阻抗区间，包括：
判断所述第一工况对应的阻抗曲线是否存在谐振峰，若是，基于所述第一工况对应的阻抗曲线的谐振峰频率确定全功率风电机组的阻抗区间，否则，基于所述第一工况对应的阻抗曲线的锁相环主导频段的上下边界值确定全功率风电机组的阻抗区间。
进一步的，所述第一工况对应的阻抗曲线的锁相环主导频段的上边界值为所述第一工况对应的阻抗曲线中阻抗相角由小到大穿越90°对应的频率，所述第一工况对应的阻抗曲线的锁相环主导频段的下边界值为所述第一工况对应的阻抗曲线中阻抗相角由小到大穿越-90°对应的频率。
进一步的，所述基于所述第一工况对应的阻抗曲线的锁相环主导频段的上下边界值确定全功率风电机组的阻抗区间，包括：
按下式确定在全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型的变流器并网点注入预设频率为f的电压扰动信号时对应的全功率风电机组阻抗幅值上边界值Zup：
按下式确定在全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型的变流器并网点注入预设频率为f的电压扰动信号时对应的全功率风电机组阻抗幅值下边界值Zdown：
按下式确定在全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型的变流器并网点注入预设频率为f的电压扰动信号时对应的全功率风电机组阻抗相角上边界值Zθup：
按下式确定在全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型的变流器并网点注入预设频率为f的电压扰动信号时对应的全功率风电机组阻抗相角下边界值Zθdown：
由Zup和Zdown包围的区间构成全功率风电机组的阻抗区间中的阻抗幅值区间，由Zθup和Zθdown包围的区间构成全功率风电机组的阻抗区间中的阻抗相角区间；
上式中为，Z_Pmax_Qmax(f)为第一工况下预设频率为f对应的阻抗曲线，Z_Pmax_Qmin(f)为第二工况下预设频率为f对应的阻抗曲线，Z_Pmin_Qmax(f)为第三工况下预设频率为f对应的阻抗曲线，Z_Pmin_Qmin(f)为第四工况下预设频率为f对应的阻抗曲线，f1为基频，fPLL_L为所述第一工况对应的阻抗曲线的锁相环主导频段的上边界值，fPLL_H为所述第一工况对应的阻抗曲线的锁相环主导频段的下边界值。
进一步的，所述第一工况对应的阻抗曲线的谐振峰频率为所述第一工况的次超同步频段阻抗幅值最大值所对应的频率。
进一步的，所述基于所述第一工况对应的阻抗曲线的谐振峰频率确定全功率风电机组的阻抗区间，包括：
按下式确定在全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型的变流器并网点注入预设频率为f的电压扰动信号时对应的全功率风电机组阻抗幅值上边界值Zup：
按下式确定在全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型的变流器并网点注入预设频率为f的电压扰动信号时对应的全功率风电机组阻抗幅值下边界值Zdown：
按下式确定在全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型的变流器并网点注入预设频率为f的电压扰动信号时对应的全功率风电机组阻抗相角上边界值Zθup：
按下式确定在全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型的变流器并网点注入预设频率为f的电压扰动信号时对应的全功率风电机组阻抗相角下边界值Zθdown：
由Zup和Zdown包围的区间构成全功率风电机组的阻抗区间中的阻抗幅值区间，由Zθup和Zθdown包围的区间构成全功率风电机组的阻抗区间中的阻抗相角区间；
上式中为，Z_Pmax_Qmax(f)为第一工况下预设频率为f对应的阻抗曲线，Z_Pmax_Qmin(f)为第二工况下预设频率为f对应的阻抗曲线，Z_Pmin_Qmax(f)为第三工况下预设频率为f对应的阻抗曲线，Z_Pmin_Qmin(f)为第四工况下预设频率为f对应的阻抗曲线，f1为基频，fr为所述第一工况对应的阻抗曲线的谐振峰频率。
第二方面，提供一种全功率风电机组动态阻抗区间确定装置，所述全功率风电机组动态阻抗区间确定装置包括：
仿真模块，用于利用全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型对全功率变换风电机组进行仿真；
制图模块，用于设定全功率变换风电机组的运行工况，在全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型的变流器并网点注入不同预设频率的电压扰动信号，得到不同运行工况下不同预设频率对应的阻抗幅值和相角，并绘制不同运行工况下不同预设频率对应的阻抗曲线；
分析模块，用于基于所述不同运行工况下不同预设频率对应的阻抗曲线确定全功率风电机组的阻抗区间。
优选的，所述运行工况包括：第一工况、第二工况、第三工况和第四工况；
所述第一工况满足：P>0.9Pn 0＜Q+≤0.3Pn；
所述第二工况满足：P>0.9Pn-0.3Pn≤Q-＜0；
所述第三工况满足：0.1Pn≤P≤0.3Pn 0＜Q+≤0.3Pn；
所述第四工况满足：0.1Pn≤P≤0.3Pn-0.3Pn≤Q-＜0；
其中，P为全功率变换风电机组输出的有功功率，Pn为全功率变换风电机组的额定功率，Q+为全功率变换风电机组输出的容性无功功率，Q-为全功率变换风电机组输出的感性无功功率。
进一步的，所述分析模块具体用于：
判断所述第一工况对应的阻抗曲线是否存在谐振峰，若是，基于所述第一工况对应的阻抗曲线的谐振峰频率确定全功率风电机组的阻抗区间，否则，基于所述第一工况对应的阻抗曲线的锁相环主导频段的上下边界值确定全功率风电机组的阻抗区间。
进一步的，所述第一工况对应的阻抗曲线的锁相环主导频段的上边界值为所述第一工况对应的阻抗曲线中阻抗相角由小到大穿越90°对应的频率，所述第一工况对应的阻抗曲线的锁相环主导频段的下边界值为所述第一工况对应的阻抗曲线中阻抗相角由小到大穿越-90°对应的频率。
进一步的，所述基于所述第一工况对应的阻抗曲线的锁相环主导频段的上下边界值确定全功率风电机组的阻抗区间，包括：
按下式确定在全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型的变流器并网点注入预设频率为f的电压扰动信号时对应的全功率风电机组阻抗幅值上边界值Zup：
按下式确定在全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型的变流器并网点注入预设频率为f的电压扰动信号时对应的全功率风电机组阻抗幅值下边界值Zdown：
按下式确定在全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型的变流器并网点注入预设频率为f的电压扰动信号时对应的全功率风电机组阻抗相角上边界值Zθup：
按下式确定在全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型的变流器并网点注入预设频率为f的电压扰动信号时对应的全功率风电机组阻抗相角下边界值Zθdown：
由Zup和Zdown包围的区间构成全功率风电机组的阻抗区间中的阻抗幅值区间，由Zθup和Zθdown包围的区间构成全功率风电机组的阻抗区间中的阻抗相角区间；
上式中为，Z_Pmax_Qmax(f)为第一工况下预设频率为f对应的阻抗曲线，Z_Pmax_Qmin(f)为第二工况下预设频率为f对应的阻抗曲线，Z_Pmin_Qmax(f)为第三工况下预设频率为f对应的阻抗曲线，Z_Pmin_Qmin(f)为第四工况下预设频率为f对应的阻抗曲线，f1为基频，fPLL_L为所述第一工况对应的阻抗曲线的锁相环主导频段的上边界值，fPLL_H为所述第一工况对应的阻抗曲线的锁相环主导频段的下边界值。
进一步的，所述第一工况对应的阻抗曲线的谐振峰频率为所述第一工况的次超同步频段阻抗幅值最大值所对应的频率。
进一步的，所述基于所述第一工况对应的阻抗曲线的谐振峰频率确定全功率风电机组的阻抗区间，包括：
按下式确定在全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型的变流器并网点注入预设频率为f的电压扰动信号时对应的全功率风电机组阻抗幅值上边界值Zup：
按下式确定在全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型的变流器并网点注入预设频率为f的电压扰动信号时对应的全功率风电机组阻抗幅值下边界值Zdown：
按下式确定在全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型的变流器并网点注入预设频率为f的电压扰动信号时对应的全功率风电机组阻抗相角上边界值Zθup：
按下式确定在全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型的变流器并网点注入预设频率为f的电压扰动信号时对应的全功率风电机组阻抗相角下边界值Zθdown：
由Zup和Zdown包围的区间构成全功率风电机组的阻抗区间中的阻抗幅值区间，由Zθup和Zθdown包围的区间构成全功率风电机组的阻抗区间中的阻抗相角区间；
上式中为，Z_Pmax_Qmax(f)为第一工况下预设频率为f对应的阻抗曲线，Z_Pmax_Qmin(f)为第二工况下预设频率为f对应的阻抗曲线，Z_Pmin_Qmax(f)为第三工况下预设频率为f对应的阻抗曲线，Z_Pmin_Qmin(f)为第四工况下预设频率为f对应的阻抗曲线，f1为基频，fr为所述第一工况对应的阻抗曲线的谐振峰频率。
第三方面，提供一种计算机设备，包括：一个或多个处理器；
所述处理器，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时，实现所述的全功率风电机组动态阻抗区间确定方法。
第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现所述的全功率风电机组动态阻抗区间确定方法。
本发明上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种有益效果：
本发明涉及新能源并网系统的动态建模与分析技术领域，具体提供了一种全功率风电机组动态阻抗区间确定方法及装置，包括：利用全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型对全功率变换风电机组进行仿真；设定全功率变换风电机组的运行工况，在全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型的变流器并网点注入不同预设频率的电压扰动信号，得到不同运行工况下不同预设频率对应的阻抗幅值和相角，并绘制不同运行工况下不同预设频率对应的阻抗曲线；基于所述不同运行工况下不同预设频率对应的阻抗曲线确定全功率风电机组的阻抗区间。本发明提供的技术方案通过扫描部分极端工况下阻抗曲线，准确、快速地确定覆盖完整运行工况的全功率变换风电机组动态阻抗区间。可以覆盖完整运行工况下风电机组并网的稳定性问题，结合奈奎斯特稳定性判据可以全面高效地评估系统振荡风险，进而可用于指导新能源发电装置并网动态建模工作，分析新能源发电装置并网引发的宽频振荡问题，从而提高大规模新能源发电装置并网后系统的安全稳定运行水平。
附图说明
图1是本发明实施例的全功率风电机组动态阻抗区间确定方法的主要步骤流程示意图；
图2是本发明具体实施例的机型1全功率风电机组动态阻抗区间计算结果示意图；
图3是本发明具体实施例的机型2全功率风电机组动态阻抗区间计算结果示意图；图4是本发明实施例的全功率风电机组动态阻抗区间确定装置的主要结构框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如背景技术中所公开的，近年来，随着新能源大基地、规模化开发利用加速推进，大规模风力发电装置经电力电子变流器并网，高比例电力电子系统的运行稳定特性与传统电力系统相比发生了深刻变化。由于电力电子装置的多回路控制呈现宽频带特性，风电机组与电网间复杂的控制交互作用可使得系统发生数Hz至数百Hz的振荡，部分地区陆续发生了由系统振荡问题引发的大规模风电机组脱网事故，严重影响系统安全稳定运行。
基于阻抗的分析方法作为解决振荡问题的有效有段，被广泛用于新能源发电装置并网后的系统稳定性分析，众多学者已分别建立并网逆变器、全功率变换风电机组、双馈风电机组等风力发电装置的解析阻抗模型。小信号阻抗建模的基本思路是：在稳态电压上叠加一个特定频率的扰动电压，通过傅里叶变换和正负序分解，得到电流响应中的谐波分量，电压谐波分量与电流谐波分量之比即为该特定频率下的小信号阻抗。改变扰动电压的频率，使其遍历宽频带内频率点，即可得到一定频率范围内的阻抗曲线。
由理论分析可知，阻抗模型是基于特定工作点的小信号模型，稳态工作点的变化会使得阻抗特性发生改变。然而，新能源的出力具有很强的随机性、波动性和不确定性，实际运行中风电机组的工作点总在随风速变化，风电机组阻抗不再是一条固定曲线而是在一定区间范围内动态变化。利用单一静态阻抗进行系统稳定性分析时，仅能用于分析特定工况下系统的振荡问题而无法覆盖全运行工况下的稳定性问题。
同时，由于实际风电机组控制策略和控制参数的不透明性，阻抗解析建模存在困难，基于电磁暂态仿真模型的阻抗扫描方法是获取实际装置阻抗特性的有效方式之一。然而风电机组实际运行工况复杂，若通过逐个工况下阻抗扫描遍历全部运行工况耗时长且繁复。
因此，利用阻抗分析方法解决新能源并网振荡问题时需要综合考虑以上因素，为了覆盖完整运行工况下风电机组并网后的稳定性问题，需要建立新的阻抗边界计算方法，以便更为高效地获得全功率变换风电机组的动态阻抗区间。
为了改善上述问题，本发明涉及新能源并网系统的动态建模与分析技术领域，具体提供了一种全功率风电机组动态阻抗区间确定方法及装置，包括：利用全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型对全功率变换风电机组进行仿真；设定全功率变换风电机组的运行工况，在全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型的变流器并网点注入不同预设频率的电压扰动信号，得到不同运行工况下不同预设频率对应的阻抗幅值和相角，并绘制不同运行工况下不同预设频率对应的阻抗曲线；基于所述不同运行工况下不同预设频率对应的阻抗曲线确定全功率风电机组的阻抗区间。本发明提供的技术方案通过扫描部分极端工况下阻抗曲线，准确、快速地确定覆盖完整运行工况的全功率变换风电机组动态阻抗区间。可以覆盖完整运行工况下风电机组并网的稳定性问题，结合奈奎斯特稳定性判据可以全面高效地评估系统振荡风险，进而可用于指导新能源发电装置并网动态建模工作，分析新能源发电装置并网引发的宽频振荡问题，从而提高大规模新能源发电装置并网后系统的安全稳定运行水平。
下面对上述方案进行详细阐述。
实施例1
参阅附图1，图1是本发明的一个实施例的全功率风电机组动态阻抗区间确定方法的主要步骤流程示意图。如图1所示，本发明实施例中的全功率风电机组动态阻抗区间确定方法主要包括以下步骤：
步骤S101：利用全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型对全功率变换风电机组进行仿真；
步骤S102：设定全功率变换风电机组的运行工况，在全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型的变流器并网点注入不同预设频率的电压扰动信号，得到不同运行工况下不同预设频率对应的阻抗幅值和相角，并绘制不同运行工况下不同预设频率对应的阻抗曲线；
步骤S103：基于所述不同运行工况下不同预设频率对应的阻抗曲线确定全功率风电机组的阻抗区间。
本实施例中，依托全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型，以电流流出变流器方向为正，给定并网变流器相应有功指令和无功指令，开展特定工况下风电机组并网变流器的阻抗扫描。利用新能源并网变流器的阻抗测量模块，在变流器并网点注入不同频率的电压扰动信号，采集并网点处特征频率下的电流信号响应，通过阻抗计算单元得到不同频率对应的阻抗幅值和相角，并在bode图中绘制阻抗曲线；
其中，所述运行工况包括：第一工况、第二工况、第三工况和第四工况；
所述第一工况满足：P>0.9Pn 0＜Q+≤0.3Pn；
所述第二工况满足：P>0.9Pn -0.3Pn≤Q-＜0；
所述第三工况满足：0.1Pn≤P≤0.3Pn 0＜Q+≤0.3Pn；
所述第四工况满足：0.1Pn≤P≤0.3 Pn-0.3Pn≤Q-＜0；
其中，P为全功率变换风电机组输出的有功功率，Pn为全功率变换风电机组的额定功率，Q+为全功率变换风电机组输出的容性无功功率，Q-为全功率变换风电机组输出的感性无功功率。
在一个实施方式中，所述基于所述不同运行工况下不同预设频率对应的阻抗曲线确定全功率风电机组的阻抗区间，包括：
判断所述第一工况对应的阻抗曲线是否存在谐振峰，若是，基于所述第一工况对应的阻抗曲线的谐振峰频率确定全功率风电机组的阻抗区间，否则，基于所述第一工况对应的阻抗曲线的锁相环主导频段的上下边界值确定全功率风电机组的阻抗区间。
其中，所述第一工况对应的阻抗曲线的锁相环主导频段的上边界值为所述第一工况对应的阻抗曲线中阻抗相角由小到大穿越90°对应的频率，所述第一工况对应的阻抗曲线的锁相环主导频段的下边界值为所述第一工况对应的阻抗曲线中阻抗相角由小到大穿越-90°对应的频率。
进一步的，基于对风电机组阻抗曲线的特性分析，确定频段划分边界后，依据阻抗幅值是否存在谐振峰分别采取不同策略以确定各个频段阻抗幅值、相角边界，最终得到全功率变换风电机组的动态阻抗区间。
当次超同步频段阻抗幅值不存在明显谐振峰时，阻抗随工况变化规律为：阻抗幅值随有功出力增大减小，基频前随发出无功增大而增大，基频后阻抗幅值随发出无功增大而减小；基频前阻抗相角随有功出力增大而减小，基频后阻抗相角随有功出力增大而增大，锁相环主导区间外阻抗相角随发出无功增大而减小，锁相环主导区间内阻抗相角随发出无功增大而增大。因此所述基于所述第一工况对应的阻抗曲线的锁相环主导频段的上下边界值确定全功率风电机组的阻抗区间，包括：
按下式确定在全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型的变流器并网点注入预设频率为f的电压扰动信号时对应的全功率风电机组阻抗幅值上边界值Zup：
按下式确定在全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型的变流器并网点注入预设频率为f的电压扰动信号时对应的全功率风电机组阻抗幅值下边界值Zdown：
按下式确定在全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型的变流器并网点注入预设频率为f的电压扰动信号时对应的全功率风电机组阻抗相角上边界值Zθup：
按下式确定在全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型的变流器并网点注入预设频率为f的电压扰动信号时对应的全功率风电机组阻抗相角下边界值Zθdown：
由Zup和Zdown包围的区间构成全功率风电机组的阻抗区间中的阻抗幅值区间，由Zθup和Zθdown包围的区间构成全功率风电机组的阻抗区间中的阻抗相角区间；
上式中为，Z_Pmax_Qmax(f)为第一工况下预设频率为f对应的阻抗曲线，Z_Pmax_Qmin(f)为第二工况下预设频率为f对应的阻抗曲线，Z_Pmin_Qmax(f)为第三工况下预设频率为f对应的阻抗曲线，Z_Pmin_Qmin(f)为第四工况下预设频率为f对应的阻抗曲线，f1为基频，fPLL_L为所述第一工况对应的阻抗曲线的锁相环主导频段的上边界值，fPLL_H为所述第一工况对应的阻抗曲线的锁相环主导频段的下边界值。
在一个实施方式中，所述第一工况对应的阻抗曲线的谐振峰频率为所述第一工况的次超同步频段阻抗幅值最大值所对应的频率。
具体的，当次超同步频段阻抗幅值存在明显谐振峰时，阻抗随工况变化规律为：谐振峰的存在使得谐振峰后阻抗幅值变为随有功出力增大而增大、随无功出力增大而增大；基频前阻抗相角随无功出力增大而减小，基频后阻抗相角随有功出力增大而增大，谐振峰后阻抗相角随无功出力增大而增大。因此所述基于所述第一工况对应的阻抗曲线的谐振峰频率确定全功率风电机组的阻抗区间，包括：
按下式确定在全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型的变流器并网点注入预设频率为f的电压扰动信号时对应的全功率风电机组阻抗幅值上边界值Zup：
按下式确定在全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型的变流器并网点注入预设频率为f的电压扰动信号时对应的全功率风电机组阻抗幅值下边界值Zdown：
/>
按下式确定在全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型的变流器并网点注入预设频率为f的电压扰动信号时对应的全功率风电机组阻抗相角上边界值Zθup：
按下式确定在全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型的变流器并网点注入预设频率为f的电压扰动信号时对应的全功率风电机组阻抗相角下边界值Zθdown：
由Zup和Zdown包围的区间构成全功率风电机组的阻抗区间中的阻抗幅值区间，由Zθup和Zθdown包围的区间构成全功率风电机组的阻抗区间中的阻抗相角区间；
上式中为，Z_Pmax_Qmax(f)为第一工况下预设频率为f对应的阻抗曲线，Z_Pmax_Qmin(f)为第二工况下预设频率为f对应的阻抗曲线，Z_Pmin_Qmax(f)为第三工况下预设频率为f对应的阻抗曲线，Z_Pmin_Qmin(f)为第四工况下预设频率为f对应的阻抗曲线，f1为基频，fr为所述第一工况对应的阻抗曲线的谐振峰频率。
由此，基于不同频段阻抗幅值、相角的上下边界，最终可得到全功率变换风电机组的动态阻抗区间。
在一个具体的实施方式中，以两个实际全功率变换风电机组阻抗为例，介绍本发明的实施案例。首先依托风电机组的电磁暂态仿真模型，通过实时仿真扫描得到风电机组极端工况下的阻抗曲线；然后通过分析风电机组阻抗特性，确定频段划分的边界及各频段阻抗幅值、相角上下边界，最终可得到覆盖完整运行工况的风电机组动态阻抗区间。计算得出的机型1全功率变换风电机组动态阻抗区间如图2所示。计算得出的机型2全功率变换风电机组动态阻抗区间如图3所示。其中，Magnitude(dB)指的是阻抗的幅值，单位dB，Phase(Degree)指的是阻抗的相角，单位Degree，Frequency(Hz)指的是频率，单位Hz。
实施例2
基于同一种发明构思，本发明还提供了一种全功率风电机组动态阻抗区间确定装置，如图4所示，所述全功率风电机组动态阻抗区间确定装置包括：
仿真模块，用于利用全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型对全功率变换风电机组进行仿真；
制图模块，用于设定全功率变换风电机组的运行工况，在全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型的变流器并网点注入不同预设频率的电压扰动信号，得到不同运行工况下不同预设频率对应的阻抗幅值和相角，并绘制不同运行工况下不同预设频率对应的阻抗曲线；
分析模块，用于基于所述不同运行工况下不同预设频率对应的阻抗曲线确定全功率风电机组的阻抗区间。
优选的，所述运行工况包括：第一工况、第二工况、第三工况和第四工况；
所述第一工况满足：P>0.9Pn 0＜Q+≤0.3Pn；
所述第二工况满足：P>0.9Pn -0.3Pn≤Q_＜0；
所述第三工况满足：0.1Pn≤P≤0.3Pn 0＜Q+≤0.3Pn；
所述第四工况满足：0.1Pn≤P≤0.3 Pn-0.3Pn≤Q-＜0；
其中，P为全功率变换风电机组输出的有功功率，Pn为全功率变换风电机组的额定功率，Q+为全功率变换风电机组输出的容性无功功率，Q_为全功率变换风电机组输出的感性无功功率。
进一步的，所述分析模块具体用于：
判断所述第一工况对应的阻抗曲线是否存在谐振峰，若是，基于所述第一工况对应的阻抗曲线的谐振峰频率确定全功率风电机组的阻抗区间，否则，基于所述第一工况对应的阻抗曲线的锁相环主导频段的上下边界值确定全功率风电机组的阻抗区间。
进一步的，所述第一工况对应的阻抗曲线的锁相环主导频段的上边界值为所述第一工况对应的阻抗曲线中阻抗相角由小到大穿越90°对应的频率，所述第一工况对应的阻抗曲线的锁相环主导频段的下边界值为所述第一工况对应的阻抗曲线中阻抗相角由小到大穿越-90°对应的频率。
进一步的，所述基于所述第一工况对应的阻抗曲线的锁相环主导频段的上下边界值确定全功率风电机组的阻抗区间，包括：
按下式确定在全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型的变流器并网点注入预设频率为f的电压扰动信号时对应的全功率风电机组阻抗幅值上边界值Zup：
按下式确定在全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型的变流器并网点注入预设频率为f的电压扰动信号时对应的全功率风电机组阻抗幅值下边界值Zdown：
按下式确定在全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型的变流器并网点注入预设频率为f的电压扰动信号时对应的全功率风电机组阻抗相角上边界值Zθup：
按下式确定在全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型的变流器并网点注入预设频率为f的电压扰动信号时对应的全功率风电机组阻抗相角下边界值Zθdown：
由Zup和Zdown包围的区间构成全功率风电机组的阻抗区间中的阻抗幅值区间，由Zθup和Zθdown包围的区间构成全功率风电机组的阻抗区间中的阻抗相角区间；
上式中为，Z_Pmax_Qmax(f)为第一工况下预设频率为f对应的阻抗曲线，Z_Pmax_Qmin(f)为第二工况下预设频率为f对应的阻抗曲线，Z_Pmin_Qmax(f)为第三工况下预设频率为f对应的阻抗曲线，Z_Pmin_Qmin(f)为第四工况下预设频率为f对应的阻抗曲线，f1为基频，fPLL_L为所述第一工况对应的阻抗曲线的锁相环主导频段的上边界值，fPLL_H为所述第一工况对应的阻抗曲线的锁相环主导频段的下边界值。
进一步的，所述第一工况对应的阻抗曲线的谐振峰频率为所述第一工况的次超同步频段阻抗幅值最大值所对应的频率。
进一步的，所述基于所述第一工况对应的阻抗曲线的谐振峰频率确定全功率风电机组的阻抗区间，包括：
按下式确定在全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型的变流器并网点注入预设频率为f的电压扰动信号时对应的全功率风电机组阻抗幅值上边界值Zup：
按下式确定在全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型的变流器并网点注入预设频率为f的电压扰动信号时对应的全功率风电机组阻抗幅值下边界值Zdown：
按下式确定在全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型的变流器并网点注入预设频率为f的电压扰动信号时对应的全功率风电机组阻抗相角上边界值Zθup：
按下式确定在全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型的变流器并网点注入预设频率为f的电压扰动信号时对应的全功率风电机组阻抗相角下边界值Zθdown：
/>
由Zup和Zdown包围的区间构成全功率风电机组的阻抗区间中的阻抗幅值区间，由Zθup和Zθdown包围的区间构成全功率风电机组的阻抗区间中的阻抗相角区间；
上式中为，Z_Pmax_Qmax(f)为第一工况下预设频率为f对应的阻抗曲线，Z_Pmax_Qmin(f)为第二工况下预设频率为f对应的阻抗曲线，Z_Pmin_Qmax(f)为第三工况下预设频率为f对应的阻抗曲线，Z_Pmin_Qmin(f)为第四工况下预设频率为f对应的阻抗曲线，f1为基频，fr为所述第一工况对应的阻抗曲线的谐振峰频率。
实施例3
基于同一种发明构思，本发明还提供了一种计算机设备，该计算机设备包括处理器以及存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器用于执行所述计算机存储介质存储的程序指令。处理器可能是中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital SignalProcessor、DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable GateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等，其是终端的计算核心以及控制核心，其适于实现一条或一条以上指令，具体适于加载并执行计算机存储介质内一条或一条以上指令从而实现相应方法流程或相应功能，以实现上述实施例中一种全功率风电机组动态阻抗区间确定方法的步骤。
实施例4
基于同一种发明构思，本发明还提供了一种存储介质，具体为计算机可读存储介质(Memory)，所述计算机可读存储介质是计算机设备中的记忆设备，用于存放程序和数据。可以理解的是，此处的计算机可读存储介质既可以包括计算机设备中的内置存储介质，当然也可以包括计算机设备所支持的扩展存储介质。计算机可读存储介质提供存储空间，该存储空间存储了终端的操作系统。并且，在该存储空间中还存放了适于被处理器加载并执行的一条或一条以上的指令，这些指令可以是一个或一个以上的计算机程序(包括程序代码)。需要说明的是，此处的计算机可读存储介质可以是高速RAM存储器，也可以是非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。可由处理器加载并执行计算机可读存储介质中存放的一条或一条以上指令，以实现上述实施例中一种全功率风电机组动态阻抗区间确定方法的步骤。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (16)
1.一种全功率风电机组动态阻抗区间确定方法，其特征在于，所述方法包括：
利用全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型对全功率变换风电机组进行仿真；
设定全功率变换风电机组的运行工况，在全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型的变流器并网点注入不同预设频率的电压扰动信号，得到不同运行工况下不同预设频率对应的阻抗幅值和相角，并绘制不同运行工况下不同预设频率对应的阻抗曲线；
基于所述不同运行工况下不同预设频率对应的阻抗曲线确定全功率风电机组的阻抗区间。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述运行工况包括：第一工况、第二工况、第三工况和第四工况；
所述第一工况满足：P>0.9Pn 0＜Q+≤0.3Pn；
所述第二工况满足：P>0.9Pn-0.3Pn≤Q-＜0；
所述第三工况满足：0.1Pn≤P≤0.3Pn 0＜Q+≤0.3Pn；
所述第四工况满足：0.1Pn≤P≤0.3Pn-0.3Pn≤Q-＜0；
其中，P为全功率变换风电机组输出的有功功率，Pn为全功率变换风电机组的额定功率，Q+为全功率变换风电机组输出的容性无功功率，Q-为全功率变换风电机组输出的感性无功功率。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述不同运行工况下不同预设频率对应的阻抗曲线确定全功率风电机组的阻抗区间，包括：
判断所述第一工况对应的阻抗曲线是否存在谐振峰，若是，基于所述第一工况对应的阻抗曲线的谐振峰频率确定全功率风电机组的阻抗区间，否则，基于所述第一工况对应的阻抗曲线的锁相环主导频段的上下边界值确定全功率风电机组的阻抗区间。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一工况对应的阻抗曲线的锁相环主导频段的上边界值为所述第一工况对应的阻抗曲线中阻抗相角由小到大穿越90°对应的频率，所述第一工况对应的阻抗曲线的锁相环主导频段的下边界值为所述第一工况对应的阻抗曲线中阻抗相角由小到大穿越-90°对应的频率。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一工况对应的阻抗曲线的锁相环主导频段的上下边界值确定全功率风电机组的阻抗区间，包括：
按下式确定在全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型的变流器并网点注入预设频率为f的电压扰动信号时对应的全功率风电机组阻抗幅值上边界值Zup：
按下式确定在全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型的变流器并网点注入预设频率为f的电压扰动信号时对应的全功率风电机组阻抗幅值下边界值Zdown：
按下式确定在全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型的变流器并网点注入预设频率为f的电压扰动信号时对应的全功率风电机组阻抗相角上边界值Zθup：
按下式确定在全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型的变流器并网点注入预设频率为f的电压扰动信号时对应的全功率风电机组阻抗相角下边界值Zθdown：
由Zup和Zdown包围的区间构成全功率风电机组的阻抗区间中的阻抗幅值区间，由Zθup和Zθdown包围的区间构成全功率风电机组的阻抗区间中的阻抗相角区间；
上式中为，Z_Pmax_Qmax(f)为第一工况下预设频率为f对应的阻抗曲线，Z_Pmax_Qmin(f)为第二工况下预设频率为f对应的阻抗曲线，Z_Pmin_Qmax(f)为第三工况下预设频率为f对应的阻抗曲线，Z_Pmin_Qmin(f)为第四工况下预设频率为f对应的阻抗曲线，f1为基频，fPLL_L为所述第一工况对应的阻抗曲线的锁相环主导频段的上边界值，fPLL_H为所述第一工况对应的阻抗曲线的锁相环主导频段的下边界值。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一工况对应的阻抗曲线的谐振峰频率为所述第一工况的次超同步频段阻抗幅值最大值所对应的频率。
7.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一工况对应的阻抗曲线的谐振峰频率确定全功率风电机组的阻抗区间，包括：
按下式确定在全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型的变流器并网点注入预设频率为f的电压扰动信号时对应的全功率风电机组阻抗幅值上边界值Zup：
按下式确定在全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型的变流器并网点注入预设频率为f的电压扰动信号时对应的全功率风电机组阻抗幅值下边界值Zdown：
按下式确定在全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型的变流器并网点注入预设频率为f的电压扰动信号时对应的全功率风电机组阻抗相角上边界值Zθup：
按下式确定在全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型的变流器并网点注入预设频率为f的电压扰动信号时对应的全功率风电机组阻抗相角下边界值Zθdown：
由Zup和Zdown包围的区间构成全功率风电机组的阻抗区间中的阻抗幅值区间，由Zθup和Zθdown包围的区间构成全功率风电机组的阻抗区间中的阻抗相角区间；
上式中为，Z_Pmax_Qmax(f)为第一工况下预设频率为f对应的阻抗曲线，Z_Pmax_Qmin(f)为第二工况下预设频率为f对应的阻抗曲线，Z_Pmin_Qmax(f)为第三工况下预设频率为f对应的阻抗曲线，Z_Pmin_Qmin(f)为第四工况下预设频率为f对应的阻抗曲线，f1为基频，fr为所述第一工况对应的阻抗曲线的谐振峰频率。
8.一种全功率风电机组动态阻抗区间确定装置，其特征在于，所述装置包括：
仿真模块，用于利用全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型对全功率变换风电机组进行仿真；
制图模块，用于设定全功率变换风电机组的运行工况，在全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型的变流器并网点注入不同预设频率的电压扰动信号，得到不同运行工况下不同预设频率对应的阻抗幅值和相角，并绘制不同运行工况下不同预设频率对应的阻抗曲线；
分析模块，用于基于所述不同运行工况下不同预设频率对应的阻抗曲线确定全功率风电机组的阻抗区间。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述运行工况包括：第一工况、第二工况、第三工况和第四工况；
所述第一工况满足：P>0.9Pn 0＜Q+≤0.3Pn；
所述第二工况满足：P>0.9Pn-0.3Pn≤Q-＜0；
所述第三工况满足：0.1Pn≤P≤0.3Pn 0＜Q+≤0.3Pn；
所述第四工况满足：0.1Pn≤P≤0.3Pn-0.3Pn≤Q-＜0；
其中，P为全功率变换风电机组输出的有功功率，Pn为全功率变换风电机组的额定功率，Q+为全功率变换风电机组输出的容性无功功率，Q_为全功率变换风电机组输出的感性无功功率。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述分析模块具体用于：
判断所述第一工况对应的阻抗曲线是否存在谐振峰，若是，基于所述第一工况对应的阻抗曲线的谐振峰频率确定全功率风电机组的阻抗区间，否则，基于所述第一工况对应的阻抗曲线的锁相环主导频段的上下边界值确定全功率风电机组的阻抗区间。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述第一工况对应的阻抗曲线的锁相环主导频段的上边界值为所述第一工况对应的阻抗曲线中阻抗相角由小到大穿越90°对应的频率，所述第一工况对应的阻抗曲线的锁相环主导频段的下边界值为所述第一工况对应的阻抗曲线中阻抗相角由小到大穿越-90°对应的频率。
12.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述基于所述第一工况对应的阻抗曲线的锁相环主导频段的上下边界值确定全功率风电机组的阻抗区间，包括：
按下式确定在全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型的变流器并网点注入预设频率为f的电压扰动信号时对应的全功率风电机组阻抗幅值上边界值Zup：
按下式确定在全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型的变流器并网点注入预设频率为f的电压扰动信号时对应的全功率风电机组阻抗幅值下边界值Zdown：
按下式确定在全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型的变流器并网点注入预设频率为f的电压扰动信号时对应的全功率风电机组阻抗相角上边界值Zθup：
按下式确定在全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型的变流器并网点注入预设频率为f的电压扰动信号时对应的全功率风电机组阻抗相角下边界值Zθdown：
由Zup和Zdown包围的区间构成全功率风电机组的阻抗区间中的阻抗幅值区间，由Zθup和Zθdown包围的区间构成全功率风电机组的阻抗区间中的阻抗相角区间；
上式中为，Z_Pmax_Qmax(f)为第一工况下预设频率为f对应的阻抗曲线，Z_Pmax_Qmin(f)为第二工况下预设频率为f对应的阻抗曲线，Z_Pmin_Qmax(f)为第三工况下预设频率为f对应的阻抗曲线，Z_Pmin_Qmin(f)为第四工况下预设频率为f对应的阻抗曲线，f1为基频，fPLL_L为所述第一工况对应的阻抗曲线的锁相环主导频段的上边界值，fPLL_H为所述第一工况对应的阻抗曲线的锁相环主导频段的下边界值。
13.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述第一工况对应的阻抗曲线的谐振峰频率为所述第一工况的次超同步频段阻抗幅值最大值所对应的频率。
14.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述基于所述第一工况对应的阻抗曲线的谐振峰频率确定全功率风电机组的阻抗区间，包括：
按下式确定在全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型的变流器并网点注入预设频率为f的电压扰动信号时对应的全功率风电机组阻抗幅值上边界值Zup：
按下式确定在全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型的变流器并网点注入预设频率为f的电压扰动信号时对应的全功率风电机组阻抗幅值下边界值Zdown：
按下式确定在全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型的变流器并网点注入预设频率为f的电压扰动信号时对应的全功率风电机组阻抗相角上边界值Zθup：
按下式确定在全功率变换风电机组的电磁暂态实时仿真模型的变流器并网点注入预设频率为f的电压扰动信号时对应的全功率风电机组阻抗相角下边界值Zθdown：
由Zup和Zdown包围的区间构成全功率风电机组的阻抗区间中的阻抗幅值区间，由Zθup和Zθdown包围的区间构成全功率风电机组的阻抗区间中的阻抗相角区间；
上式中为，Z_Pmax_Qmax(f)为第一工况下预设频率为f对应的阻抗曲线，Z_Pmax_Qmin(f)为第二工况下预设频率为f对应的阻抗曲线，Z_Pmin_Qmax(f)为第三工况下预设频率为f对应的阻抗曲线，Z_Pmin_Qmin(f)为第四工况下预设频率为f对应的阻抗曲线，f1为基频，fr为所述第一工况对应的阻抗曲线的谐振峰频率。
15.一种计算机设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器；
所述处理器，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时，实现如权利要求1至7中任意一项所述的全功率风电机组动态阻抗区间确定方法。
16.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现如权利要求1至7中任意一项所述的全功率风电机组动态阻抗区间确定方法。
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|---|---|
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Citations (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103034764A (zh) * | 2012-12-12 | 2013-04-10 | 上海市电力公司 | 双馈变速恒频风电机组系统建模与仿真方法 |
| CN104734165A (zh) * | 2015-04-16 | 2015-06-24 | 北京天源科创风电技术有限责任公司 | 一种风电机组全功率变流器低电压穿越无功功率控制方法 |
| CN107425544A (zh) * | 2017-07-19 | 2017-12-01 | 南京航空航天大学 | 一种分布式发电系统的电磁暂态稳定装置和方法 |
| CN107656143A (zh) * | 2016-12-14 | 2018-02-02 | 中国电力科学研究院有限公司 | 新能源并网变流器的正负序阻抗测量模块、系统及方法 |
| CN107706908A (zh) * | 2017-09-15 | 2018-02-16 | 浙江大学 | 一种基于端口阻抗零极点匹配的电力系统交流网络分频段等值方法 |
| CN110829497A (zh) * | 2019-11-22 | 2020-02-21 | 国网福建省电力有限公司 | 一种基于相位优化的并网逆变器锁相环方法 |
| CN111064193A (zh) * | 2020-01-02 | 2020-04-24 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种双馈风电系统稳定性判定方法及装置 |
| CN112510769A (zh) * | 2020-11-25 | 2021-03-16 | 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 | 一种交直流混合供电系统及其在线阻抗扫描分析方法 |
| CN113258585A (zh) * | 2021-05-14 | 2021-08-13 | 明阳智慧能源集团股份公司 | 风电机组故障电压穿越无功控制方法、系统、介质及设备 |
| WO2022012006A1 (zh) * | 2020-07-15 | 2022-01-20 | 上海交通大学 | 一种模块化智能组合风电变流器及其控制方法 |
| WO2022016733A1 (zh) * | 2020-07-22 | 2022-01-27 | 中国电力科学研究院有限公司 | 对电压源型风电机组的控制方法和主控系统、电子设备、以及存储介质 |
| CN114744640A (zh) * | 2022-04-25 | 2022-07-12 | 华北电力大学 | 一种分布式调相机序阻抗建模方法 |
| CN114784802A (zh) * | 2022-05-10 | 2022-07-22 | 华北电力大学 | 基于自动谐波注入的风电并网系统次同步振荡评估方法 |
| WO2022160972A1 (zh) * | 2021-01-28 | 2022-08-04 | 东南大学 | 一种锁相环耦合下模块化多电平换流器序阻抗建模的方法 |
| CN115358079A (zh) * | 2022-08-23 | 2022-11-18 | 南方电网电力科技股份有限公司 | 风电场场站实时仿真模型的构建方法和阻抗特性评估方法 |
| CN115800381A (zh) * | 2022-12-28 | 2023-03-14 | 武汉大学 | 一种适用于暂态支撑的并网逆变器虚拟同步优化控制方法 |
-
2023
- 2023-03-31 CN CN202310341336.3A patent/CN116470569B/zh active Active
Patent Citations (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103034764A (zh) * | 2012-12-12 | 2013-04-10 | 上海市电力公司 | 双馈变速恒频风电机组系统建模与仿真方法 |
| CN104734165A (zh) * | 2015-04-16 | 2015-06-24 | 北京天源科创风电技术有限责任公司 | 一种风电机组全功率变流器低电压穿越无功功率控制方法 |
| CN107656143A (zh) * | 2016-12-14 | 2018-02-02 | 中国电力科学研究院有限公司 | 新能源并网变流器的正负序阻抗测量模块、系统及方法 |
| CN107425544A (zh) * | 2017-07-19 | 2017-12-01 | 南京航空航天大学 | 一种分布式发电系统的电磁暂态稳定装置和方法 |
| CN107706908A (zh) * | 2017-09-15 | 2018-02-16 | 浙江大学 | 一种基于端口阻抗零极点匹配的电力系统交流网络分频段等值方法 |
| CN110829497A (zh) * | 2019-11-22 | 2020-02-21 | 国网福建省电力有限公司 | 一种基于相位优化的并网逆变器锁相环方法 |
| CN111064193A (zh) * | 2020-01-02 | 2020-04-24 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种双馈风电系统稳定性判定方法及装置 |
| WO2022012006A1 (zh) * | 2020-07-15 | 2022-01-20 | 上海交通大学 | 一种模块化智能组合风电变流器及其控制方法 |
| WO2022016733A1 (zh) * | 2020-07-22 | 2022-01-27 | 中国电力科学研究院有限公司 | 对电压源型风电机组的控制方法和主控系统、电子设备、以及存储介质 |
| CN112510769A (zh) * | 2020-11-25 | 2021-03-16 | 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 | 一种交直流混合供电系统及其在线阻抗扫描分析方法 |
| WO2022160972A1 (zh) * | 2021-01-28 | 2022-08-04 | 东南大学 | 一种锁相环耦合下模块化多电平换流器序阻抗建模的方法 |
| CN113258585A (zh) * | 2021-05-14 | 2021-08-13 | 明阳智慧能源集团股份公司 | 风电机组故障电压穿越无功控制方法、系统、介质及设备 |
| CN114744640A (zh) * | 2022-04-25 | 2022-07-12 | 华北电力大学 | 一种分布式调相机序阻抗建模方法 |
| CN114784802A (zh) * | 2022-05-10 | 2022-07-22 | 华北电力大学 | 基于自动谐波注入的风电并网系统次同步振荡评估方法 |
| CN115358079A (zh) * | 2022-08-23 | 2022-11-18 | 南方电网电力科技股份有限公司 | 风电场场站实时仿真模型的构建方法和阻抗特性评估方法 |
| CN115800381A (zh) * | 2022-12-28 | 2023-03-14 | 武汉大学 | 一种适用于暂态支撑的并网逆变器虚拟同步优化控制方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 李少林等: "《分散式风电孤岛运行特性与孤岛检测试验研究》", 《电力系统保护与控制》, vol. 43, no. 21, 1 November 2015 (2015-11-01), pages 21 - 27 * |
| 罗文广等: "《全功率变流器风电机组低电压穿越控制策略研究》", 《大功率变流技术》, no. 03, 5 June 2013 (2013-06-05), pages 54 - 60 * |
| 贾祺: "《风电场等值建模及并网系统的次同步振荡特性研究》", 《优秀硕士学位论文全文库》, 1 June 2021 (2021-06-01), pages 1 - 152 * |
| 陈武晖等: "《基于次同步振荡局部传播机制的建模边界识别》", 《中国电机工程学报》, vol. 37, no. 17, 5 September 2017 (2017-09-05), pages 4999 - 5010 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116470569B (zh) | 2024-06-14 |
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