CN118249332A - 一种中频构网型风电机组的阻抗模型构建方法、装置、终端设备、存储介质及谐振稳定分析方法 - Google Patents
一种中频构网型风电机组的阻抗模型构建方法、装置、终端设备、存储介质及谐振稳定分析方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN118249332A CN118249332A CN202410327556.5A CN202410327556A CN118249332A CN 118249332 A CN118249332 A CN 118249332A CN 202410327556 A CN202410327556 A CN 202410327556A CN 118249332 A CN118249332 A CN 118249332A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- frequency
- frequency domain
- wind turbine
- model
- medium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 238000010276 construction Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 claims abstract description 56
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 34
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 24
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 20
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 19
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 10
- 101100381996 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) BRO1 gene Proteins 0.000 claims description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 abstract description 9
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 abstract description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 6
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 description 1
- 230000006855 networking Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000000819 phase cycle Methods 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
本发明公开了一种中频构网型风电机组的阻抗模型构建方法、装置、终端设备、存储介质及谐振稳定分析方法，其中，阻抗模型构建方法包括：根据中频构网型风电机组的主电路拓扑结构图和控制系统框图，建立中频构网型风电机组的阻抗模型，将复杂的风电机组划分为主电路部分和控制系统部分，分别针对主电路部分和控制系统部分建立频域线性化模型，再将二者的频域线性化模型结合，得到阻抗模型。本发明解决了现有技术中对阻抗模型关注较少的问题，为相关工程谐振稳定特性和谐波传递特性的评估提供了支撑，为保障相关工程安全的稳定运行工作提供了技术支持。
Description
技术领域
本发明涉及海上风电送出系统领域，尤其涉及一种中频构网型风电机组的阻抗模型构建方法、装置、终端设备、存储介质及谐振稳定分析方法。
背景技术
中频构网型风电机组是一种适用于中远海风电资源开发和经济性送出的新型风电机组。其运行时的额定频率在100Hz～400Hz的中频范围，高于常规的工频(50Hz)风电机组，运行频率的提高可以有效地降低海上风电场中升压变压器和交流滤波器的体积和重量；另外，风电机组运行在构网型控制模式，使得海上风电直流送出系统中的整流器可以采用二极管不控整流器等低成本换流器。综上所述，中频构网型风电机组可以极大地降低海上平台建设的成本，具有明显的经济优势和发展前景，是目前的研究热点。
运行频率和控制策略的改变会使中频构网型风电机组的阻抗特性与常规的工频跟网型风电机组有较大的差异，进而改变海上风电场的宽频谐振稳定特性和谐波传递特性。为了保障海上风电场和送出系统的安全稳定运行，有必要建立中频构网型风电机组的阻抗模型，评估系统的谐振稳定特性和谐波传递特性。然而，目前对于风电机组阻抗建模的研究主要集中于额定频率为基频和控制方式为跟网型控制的风电机组，对于中频构网型风电机组的阻抗模型则关注较少。因此，亟需提供一种中频构网型风电机组的阻抗模型建立方法，为相关工程谐振稳定特性和谐波传递特性的评估提供支撑，并保障相关工程安全的稳定运行。
发明内容
本发明提供了一种中频构网型风电机组的阻抗模型构建方法、装置、终端设备、存储介质及谐振稳定分析方法，以解决现有技术对频构网型风电机组的阻抗模型缺少关注的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种中频构网型风电机组的阻抗模型构建方法，包括：
获取中频构网型风电机组的主电路拓扑结构图和控制系统框图；
根据所述主电路拓扑结构图，建立所述中频构网型风电机组的主电路的频域线性化模型；
根据所述控制系统框图，建立所述中频构网型风电机组的控制系统中每一控制器的频域线性化模型；
整合所有控制器的频域线性化模型，得到所述控制系统的频域线性化模型；
根据所述主电路的频域线性化模型和所述控制系统的频域线性化模型，得到所述中频构网型风电机组的阻抗模型。
作为优选方案，所述根据所述主电路拓扑结构图，建立所述中频构网型风电机组的主电路的频域线性化模型，包括：
根据所述主电路拓扑结构，建立主电路的时域方程；
将所述主电路的时域方程转化到频域，并进行线性化，得到所述中频构网型风电机组的主电路的频域线性化模型。
作为优选方案，所述根据所述控制系统框图，建立所述中频构网型风电机组的控制系统中每一控制器的频域线性化模型，包括：
根据所述控制系统框图，建立所述控制系统的坐标变换器的频域线性化模型；
根据所述控制系统框图，建立所述控制系统的外环电压控制器的频域线性化模型；
根据所述控制系统框图，建立所述控制系统的内环电流控制器的频域线性化模型。
作为优选方案，所述整合所有控制器的频域线性化模型，得到所述控制系统的频域线性化模型，包括：
整合所述坐标变换器的频域线性化模型、所述外环电压控制器的频域线性化模型和所述内环电流的频域线性化模型，得到所述控制系统的频域线性化模型。
作为优选方案，所述根据所述主电路的频域线性化模型和所述控制系统的频域线性化模型，得到所述中频构网型风电机组的阻抗模型，包括：
将所述控制系统的频域线性化模型代入所述主电路的频域线性化模型，求解得到所述中频构网型风电机组的阻抗模型。
作为优选方案，所述主电路的频域线性化模型为：
LfAΔi＝Δu-Δug；
式中，Lf为中频构网型风电机组端口的滤波电感值；Δi为端口电流扰动向量；Δu为输出电压扰动向量；Δug为端口电压扰动向量；A为一运算矩阵，具体为：
A＝diag(...,j(ωp-ω0),jωp,j(ωp+ω0),...)；
式中，ωp为扰动频率对应的角频率；ω0为额定频率对应的角频率；
所述坐标变换器的频域线性化模型，包括：Park变换对应的频域线性化模型和Park反变换对应的频域线性化模型；
其中，所述Park变换对应的频域线性化模型为：
式中，Δx为abc坐标系中一任意变量；Δxd和Δxq为dq坐标系中与Δx对应的两个变量；Td+表示Park变换中到d轴的变换；Tq+表示Park变换中到q轴的变换；
所述Park反变换对应的频域线性化模型为：
式中，Td-表示Park反变换中d轴分量的变换；Tq-表示Park反变换中q轴分量的变换；
所述外环电压控制器的频域线性化模型为：
式中，Δirefd为内环电流控制器参考值的d分量；Δirefq为内环电流控制器参考值的q分量；Cf为中频构网型风机端口滤波电容值；I为单位矩阵；Gu为一用于表示频域形式下外环电压控制中PI控制器增益的对角矩阵；GLPF1为一用于表示频域形式下外环电压控制器中电流前馈环节低通滤波器增益的对角矩阵；Δigd为电网电流的d分量；Δigq为电网电流的d分量；Δugd为端口电压扰动向量的d分量；Δugq为端口电压扰动向量的q分量；
所述内环电流控制器的频域线性化模型为：
式中，Δmd为中频构网型风机控制系统输出的调制波的d分量；Δmq为中频构网型风机控制系统输出的调制波的q分量；Δid为端口电流扰动向量的d分量；Δiq为端口电流扰动向量的q分量；Gi为一用于表示频域形式下内环电流控制中PI控制器增益的对角矩阵；GLPF2为一用于表示频域形式下内环电流控制器中电压前馈环节的低通滤波器增益的对角矩阵；
所述控制系统的频域线性化模型为：
式中，Δm为中频构网型风机控制系统输出的调制波；
所述阻抗模型为：
式中，km为调制比；Udc为风机直流电压。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例提供了一种中频构网型风电机组的阻抗模型构建装置，包括：数据获取模块和数据处理模块；
所述数据获取模块，用于获取中频构网型风电机组的主电路拓扑结构图和控制系统框图；
所述数据处理模块，用于根据所述主电路拓扑结构图，建立所述中频构网型风电机组的主电路的频域线性化模型；根据所述控制系统框图，建立所述中频构网型风电机组的控制系统中每一控制器的频域线性化模型；整合所有控制器的频域线性化模型，得到所述控制系统的频域线性化模型；根据所述主电路的频域线性化模型和所述控制系统的频域线性化模型，得到所述中频构网型风电机组的阻抗模型。
在上述实施例的基础上，本发明又一实施例提供了一种终端设备，所述终端设备包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述发明实施例所述的中频构网型风电机组的阻抗模型构建方法。
在上述实施例的基础上，本发明又一实施例提供了一种存储介质，所述存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述发明实施例所述的中频构网型风电机组的阻抗模型构建方法。
在上述实施例的基础上，本发明又一实施例提供了一种中频构网型风电机组的谐振稳定分析方法，包括：
获取中频构网型风电机组的扰动频率；
根据所述扰动频率，确定所述扰动频率对应的端口电流扰动向量和所述扰动频率对应的端口电压扰动向量；
将所述扰动频率、所述扰动频率对应的端口电流扰动向量和所述扰动频率对应的端口电压扰动向量代入中频构网型风电机组的阻抗模型中，求解得到在所述扰动频率下中频构网型风机的阻抗值；
根据所述阻抗值，对所述中频构网型风电机组所在系统进行谐振稳定分析；
其中，所述中频构网型风电机组的阻抗模型根据上述发明实施例所述的阻抗模型构建方法进行构建得到。
相比于现有技术，本发明实施例具有如下有益效果：
本发明获取中频构网型风电机组的主电路拓扑结构图和控制系统框图；根据所述主电路拓扑结构图，建立所述中频构网型风电机组的主电路的频域线性化模型；根据所述控制系统框图，建立所述中频构网型风电机组的控制系统中每一控制器的频域线性化模型；整合所有控制器的频域线性化模型，得到所述控制系统的频域线性化模型；根据所述主电路的频域线性化模型和所述控制系统的频域线性化模型，得到所述中频构网型风电机组的阻抗模型。本发明根据中频构网型风电机组的主电路拓扑结构图和控制系统框图，建立中频构网型风电机组的阻抗模型，将复杂的风电机组划分为主电路部分和控制系统部分，分别针对主电路部分和控制系统部分建立频域线性化模型，再将二者的频域线性化模型结合，得到阻抗模型。本发明在针对控制系统部分建立频域线性化模型时，采用了分块处理地方式，分别建立了每个控制环节的频域线性化模型，可以方便地确定具体控制环节对风电机组整体阻抗特性地影响，也考虑了完整的控制环节，所建立的阻抗模型可以准确地反映中频构网型风电机组地等效阻抗。本发明提供了中频构网型风险机组阻抗模型的建模方法，解决了现有技术中对阻抗模型关注较少的问题，为相关工程谐振稳定特性和谐波传递特性的评估提供了支撑，为保障相关工程安全的稳定运行工作提供了技术支持。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的一种中频构网型风电机组的阻抗模型构建方法的流程示意图；
图2是一中频构网型风电机组的主电路拓扑结构图；
图3是一中频构网型风电机组的控制系统框图；
图4是根据本发明构建阻抗模型的中频构网型风电机组在1Hz-3000Hz频段内的端口阻抗曲线示意图；
图5是本发明一实施例提供的一种中频构网型风电机组的阻抗模型构建装置的结构示意图；
图6是本发明一实施例提供的一种中频构网型风电机组的谐振稳定分析方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
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。
实施例一
请参照图1，为本发明一实施例提供的一种中频构网型风电机组的阻抗模型构建方法，包括：
S11、获取中频构网型风电机组的主电路拓扑结构图和控制系统框图。
在步骤S1中，获取如图2所示的中频构网型风电机组主电路拓扑结构图和图3所示的中频构网型风电机组的控制系统框图。
S12、根据所述主电路拓扑结构图，建立所述中频构网型风电机组的主电路的频域线性化模型。
在一优选的实施例中，所述根据所述主电路拓扑结构图，建立所述中频构网型风电机组的主电路的频域线性化模型，包括：
根据所述主电路拓扑结构，建立主电路的时域方程；
将所述主电路的时域方程转化到频域，并进行线性化，得到所述中频构网型风电机组的主电路的频域线性化模型。
在本实施例中，首先根据中频构网型风电机组的主电路拓扑结构图，建立SVG主电路的时域方程，然后将建立好的SVG主电路的时与方程转化到频域，并对转化到频域后的方程进行线性化，得到频域中的中频构网型风电机组的主电路的线性化模型，即主电路的频域线性化模型。
为了方便后边的计算，还可以将主电路的频域线性化模型转化为可以表示端口电压扰动向量、端口电流扰动向量和风机输出电压扰动向量三者关系的方程式。
S13、根据所述控制系统框图，建立所述中频构网型风电机组的控制系统中每一控制器的频域线性化模型。
在一优选的实施例中，所述根据所述控制系统框图，建立所述中频构网型风电机组的控制系统中每一控制器的频域线性化模型，包括：
根据所述控制系统框图，建立所述控制系统的坐标变换器的频域线性化模型；
根据所述控制系统框图，建立所述控制系统的外环电压控制器的频域线性化模型；
根据所述控制系统框图，建立所述控制系统的内环电流控制器的频域线性化模型。
需要说明的是，中频构网型风电机组的控制系统包括：坐标变换器、外环电压控制器和内环电流控制器。
在本实施例中，分别针对控制系统中的坐标变换器、外环电压控制器和内环电流控制器，根据控制系统框图，建立对应的频域线性化模型。
S14、整合所有控制器的频域线性化模型，得到所述控制系统的频域线性化模型。
在一优选的实施例中，所述整合所有控制器的频域线性化模型，得到所述控制系统的频域线性化模型，包括：
整合所述坐标变换器的频域线性化模型、所述外环电压控制器的频域线性化模型和所述内环电流的频域线性化模型，得到所述控制系统的频域线性化模型。
在本实施例中，整合所有控制器的频域线性化模型时，为方便后面的计算，将控制系统输出的调制波扰动向量用端口电压扰动向量和端口电流扰动向量表示，得到控制系统的频域线性化模型。
S15、根据所述主电路的频域线性化模型和所述控制系统的频域线性化模型，得到所述中频构网型风电机组的阻抗模型。
在一优选的实施例中述根据所述主电路的频域线性化模型和所述控制系统的频域线性化模型，得到所述中频构网型风电机组的阻抗模型，包括：
将所述控制系统的频域线性化模型代入所述主电路的频域线性化模型，求解得到所述中频构网型风电机组的阻抗模型。
在本实施例中，将用端口电压扰动向量和端口电流扰动向量表示的控制系统频域线性化模型，代入表示端口电压扰动向量、端口电流扰动向量和风机输出电压扰动向量三者关系的主电路的频域线性化模型，求解表示用端口电压扰动向量和端口电流扰动向量两者关系的中频构网型风电机组的阻抗模型。
在一优选的实施例中，所述主电路的频域线性化模型为：
LfAΔi＝Δu-Δug；
式中，Lf为中频构网型风电机组端口的滤波电感值；Δi为端口电流扰动向量；Δu为输出电压扰动向量；Δug为端口电压扰动向量；A为一运算矩阵，具体为：
A＝diag(...,j(ωp-ω0),jωp,j(ωp+ω0),...)；
式中，ωp为扰动频率对应的角频率；ω0为额定频率对应的角频率；
所述坐标变换器的频域线性化模型，包括：Park变换对应的频域线性化模型和Park反变换对应的频域线性化模型；
其中，所述Park变换对应的频域线性化模型为：
式中，Δx为abc坐标系中一任意变量；Δxd和Δxq为dq坐标系中与Δx对应的两个变量；Td+表示Park变换中到d轴的变换；Tq+表示Park变换中到q轴的变换；
所述Park反变换对应的频域线性化模型为：
式中，Td-表示Park反变换中d轴分量的变换；Tq-表示Park反变换中q轴分量的变换；
所述外环电压控制器的频域线性化模型为：
式中，Δirefd为内环电流控制器参考值的d分量；Δirefq为内环电流控制器参考值的q分量；Cf为中频构网型风机端口滤波电容值；I为单位矩阵；Gu为一用于表示频域形式下外环电压控制中PI控制器增益的对角矩阵；GLPF1为一用于表示频域形式下外环电压控制器中电流前馈环节低通滤波器增益的对角矩阵；Δigd为电网电流的d分量；Δigq为电网电流的q分量；Δugd为端口电压扰动向量的d分量；Δugq为端口电压扰动向量的q分量；
所述内环电流控制器的频域线性化模型为：
式中，Δmd为中频构网型风机控制系统输出的调制波的d分量；Δmq为中频构网型风机控制系统输出的调制波的q分量；Δid为端口电流扰动向量的d分量；Δiq为端口电流扰动向量的q分量；Gi为一用于表示频域形式下内环电流控制中PI控制器增益的对角矩阵；GLPF2为一用于表示频域形式下内环电流控制器中电压前馈环节的低通滤波器增益的对角矩阵；
所述控制系统的频域线性化模型为：
式中，Δm为中频构网型风机控制系统输出的调制波；
所述阻抗模型为：
式中，km为调制比；Udc为风机直流电压。
需要说明的是，对于中频构网型风电机组而言，其额定频域为中频，具体范围为100Hz～400Hz。
在本实施例中，Td+、Tq+、Td-和Tq-的具体表达式分别为：
Td+＝TdwE++TupE-；
Tq+＝-jTdwE++jTupE-；
当中频构网型风机端口注入不同的扰动信号，E+和E-的表达式为：
式中，E+表示正序分量提取矩阵；E-表示负序分量提取矩阵；上标+和-分别表示注入正序和负序的扰动，下标+、-和0分别表示所要提取的相序为正序、负序和零序。
Gu的主对角线上各元素由PI控制器不同频率下的传递函数构成，其表达式为：
式中，kpu表示电压控制中PI控制器的比例系数；kiu表示电压控制中PI控制器的积分系数；k表示任意整数。
GLPF1的主对角线上各元素由外环电压控制器中电流前馈环节的低通滤波器不同频率下的传递函数构成，其表达式为：
式中，T1为外环电压控制器中电流前馈环节的低通滤波器的时间常数。
Gi的主对角线上各元素由PI控制器不同频率下的传递函数构成，其表达式为：
式中，kpi表示电流控制中PI控制器的比例系数；kii分别表示电流控制中PI控制器的积分系数。
GLPF2的主对角线上各元素由内环电流控制器中电压前馈环节的低通滤波器不同频率下的传递函数构成，其表达式为：
式中，T2为内环电流控制器中电压前馈环节的低通滤波器的时间常数。
将控制系统的频域线性化模型代入主电路的频域线性化模型，求解得到中频构网型风电机组的阻抗模型的具体过程为：
首先，中频构网型风电机组的输出电压扰动量由其调制波扰动量决定，即：
Δu＝kmUdcΔm
然后，将上式代入主电路频域线性化模型并消去输出电压扰动量：可得到：
LfAΔi＝kmUdcTdq-[G4Tdq+Δi+G3G2Tdq+Δig
+(G3G1+G5)Tdq+Δug]-Δug
另外考虑到风电机组端口的滤波电容满足：
CfAΔug＝Δig-Δi
最终，可得到：
Δi＝[LfA-kmUdcTdq-(G4+G3G2)Tdq+]-1[kmUdcTdq-(G3G1+G5)Tdq++kmUdcTdq-G3G2Tdq+CfA-I]Δug
＝YΔug
上式反映了中频构网型风电机组端口电压扰动量和端口电流扰动量间的关系，即为其阻抗模型。
还需要说明的是，在得到中频构网型风电机组的阻抗模型后，由下式可以计算扰动频率下中频构网型风电机组的阻抗值：
式中，h为执行所述计算过程时所考虑的中频构网型风机稳态谐波次数，一般情况，取整数3或大于3的整数即可满足精度要求。
下面，验证本发明所构建的阻抗模型的准确性：
如上表所示的中频构网型风电机组为例。根据本发明所述建模步骤，对该中频构网型风电机组进行阻抗建模，其在1Hz-3000Hz频段内的端口阻抗曲线如图4中的实线所示，图4中的圆圈为在电磁暂态仿真软件中对该中频构网型风电机组进行仿真扫描所得的阻抗结果。可以看出，本发明所述建模方法得到的结果与仿真扫描得到的实际结果高度吻合，验证了本方法所建立模型的准确性。
上述中频构网型风电机组阻抗模型建立方法，将复杂的风电机组划分为主电路部分和控制系统部分分别建立频域线性化模型，最后两部分组合消去求解阻抗。首先，建立包括端口电压扰动向量、端口电流扰动向量和风机输出电压扰动向量关系的中频构网型风电机组主电路频域线性化模型；然后，建立中频构网型风电机组控制系统中各个控制器的频域线性化模型；随后，整合各个控制器的频域线性化模型，将控制系统输出的调制波扰动向量用端口电压扰动向量和端口电流扰动向量表示，得到中频构网型风电机组控制系统的完整频域线性化模型；最后，将控制系统完整频域线性化模型代入主电路频域线性化模型，求解中频构网型风电机组的阻抗模型。本发明考虑了完整的控制环节，所建立的阻抗模型可以准确地反映中频构网型风电机组的等效阻抗。阻抗建模过程采用了分块处理的方式，分别形成了每个控制环节的频域线性化模型，可以方便地确定具体控制环节对中频构网型风电机组整体阻抗特性的影响，为保障工程安全稳定运行提供必要条件，满足了实际应用需求。
应该理解的是，虽然上述流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，上述流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
实施例二
请参照图5，为本发明一实施例提供的一种中频构网型风电机组的阻抗模型构建装置的结构示意图，包括：数据获取模块和数据处理模块；
所述数据获取模块，用于获取中频构网型风电机组的主电路拓扑结构图和控制系统框图；
所述数据处理模块，用于根据所述主电路拓扑结构图，建立所述中频构网型风电机组的主电路的频域线性化模型；根据所述控制系统框图，建立所述中频构网型风电机组的控制系统中每一控制器的频域线性化模型；整合所有控制器的频域线性化模型，得到所述控制系统的频域线性化模型；根据所述主电路的频域线性化模型和所述控制系统的频域线性化模型，得到所述中频构网型风电机组的阻抗模型。
实施例三
相应地，本发明实施例提供了一种终端设备，所述终端设备包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述发明实施例所述的中频构网型风电机组的阻抗模型构建方法。
实施例四
相应地，本发明实施例提供了一种存储介质，所述存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述发明实施例所述的中频构网型风电机组的阻抗模型构建方法。
实施例五
请参照图6，为本发明一实施例提供的一种中频构网型风电机组的谐振稳定分析方法的流程示意图，包括：
S21、获取中频构网型风电机组的扰动频率。
在S21中，获取中频构网型风电机组的扰动频率ωp。
S22、根据所述扰动频率，确定所述扰动频率对应的端口电流扰动向量和所述扰动频率对应的端口电压扰动向量。
在步骤S2中，根据扰动频率ωp，确定所述扰动频率对应的端口电流扰动向量和所述扰动频率对应的端口电压扰动向量/>
S23、将所述扰动频率、所述扰动频率对应的端口电流扰动向量和所述扰动频率对应的端口电压扰动向量代入中频构网型风电机组的阻抗模型中，求解得到在所述扰动频率下中频构网型风机的阻抗值；其中，所述中频构网型风电机组的阻抗模型根据权利要求1-6任意一项所述的中频构网型风电机组的阻抗模型构建方法进行构建得到。
在步骤S23中，将所述扰动频率ωp、所述扰动频率对应的端口电流扰动向量和所述扰动频率对应的端口电压扰动向量/>代入中频构网型风电机组的阻抗模型中，求解得到在所述扰动频率下中频构网型风机的阻抗值。
还需要说明的是，在得到中频构网型风电机组的阻抗模型后，由下式可以计算扰动频率下中频构网型风电机组的阻抗值：
式中，h为执行所述计算过程时所考虑的中频构网型风机稳态谐波次数。
将所述扰动频率ωp、所述扰动频率对应的端口电流扰动向量和所述扰动频率对应的端口电压扰动向量/>代入上述的计算公式中，即可求解阻抗值。
S24、根据所述阻抗值，对所述中频构网型风电机组所在系统进行谐振稳定分析。
在步骤S24中，在得到阻抗以后，可以用于中频构网型风机谐振稳定性评估或谐波传递特性分析，可结合奈奎斯特判据对中频构网型风机谐振稳定性进行分析，或结合常规电路分析理论对谐波传递特性进行分析。
需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
所述领域的技术人员可以清楚地了解到，为的方便和简洁，上述描述的装置的具体工作过程，可参考前述方法实施例中对应的过程，在此不再赘述。
所述终端设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。
所述处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，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。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个设备的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述设备的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(FlashCard)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
所述存储介质为计算机可读存储介质，所述计算机程序存储在所述计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
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 (10)
1.一种中频构网型风电机组的阻抗模型构建方法，其特征在于，包括：
获取中频构网型风电机组的主电路拓扑结构图和控制系统框图；
根据所述主电路拓扑结构图，建立所述中频构网型风电机组的主电路的频域线性化模型；
根据所述控制系统框图，建立所述中频构网型风电机组的控制系统中每一控制器的频域线性化模型；
整合所有控制器的频域线性化模型，得到所述控制系统的频域线性化模型；
根据所述主电路的频域线性化模型和所述控制系统的频域线性化模型，得到所述中频构网型风电机组的阻抗模型。
2.如权利要求1所述的阻抗模型构建方法，其特征在于，所述根据所述主电路拓扑结构图，建立所述中频构网型风电机组的主电路的频域线性化模型，包括：
根据所述主电路拓扑结构，建立主电路的时域方程；
将所述主电路的时域方程转化到频域，并进行线性化，得到所述中频构网型风电机组的主电路的频域线性化模型。
3.如权利要求2所述的阻抗模型构建方法，其特征在于，所述根据所述控制系统框图，建立所述中频构网型风电机组的控制系统中每一控制器的频域线性化模型，包括：
根据所述控制系统框图，建立所述控制系统的坐标变换器的频域线性化模型；
根据所述控制系统框图，建立所述控制系统的外环电压控制器的频域线性化模型；
根据所述控制系统框图，建立所述控制系统的内环电流控制器的频域线性化模型。
4.如权利要求3所述的阻抗模型构建方法，其特征在于，所述整合所有控制器的频域线性化模型，得到所述控制系统的频域线性化模型，包括：
整合所述坐标变换器的频域线性化模型、所述外环电压控制器的频域线性化模型和所述内环电流的频域线性化模型，得到所述控制系统的频域线性化模型。
5.如权利要求4所述的阻抗模型构建方法，其特征在于，所述根据所述主电路的频域线性化模型和所述控制系统的频域线性化模型，得到所述中频构网型风电机组的阻抗模型，包括：
将所述控制系统的频域线性化模型代入所述主电路的频域线性化模型，求解得到所述中频构网型风电机组的阻抗模型。
6.如权利要求5所述的阻抗模型构建方法，其特征在于，所述主电路的频域线性化模型为：
LfAΔi＝Δu-Δug；
式中，Lf为中频构网型风电机组端口的滤波电感值；Δi为端口电流扰动向量；Δu为输出电压扰动向量；Δug为端口电压扰动向量；A为一运算矩阵，具体为：
A＝diag(...,j(ωp-ω0),jωp,j(ωp+ω0),...)；
式中，ωp为扰动频率对应的角频率；ω0为额定频率对应的角频率；
所述坐标变换器的频域线性化模型，包括：Park变换对应的频域线性化模型和Park反变换对应的频域线性化模型；
其中，所述Park变换对应的频域线性化模型为：
式中，Δx为abc坐标系中一任意变量；Δxd和Δxq为dq坐标系中与Δx对应的两个变量；Td+表示Park变换中到d轴的变换；Tq+表示Park变换中到q轴的变换；
所述Park反变换对应的频域线性化模型为：
式中，Td-表示Park反变换中d轴分量的变换；Tq-表示Park反变换中q轴分量的变换；
所述外环电压控制器的频域线性化模型为：
式中，Δirefd为内环电流控制器参考值的d分量；Δirefq为内环电流控制器参考值的q分量；Cf为中频构网型风机端口滤波电容值；I为单位矩阵；Gu为一用于表示频域形式下外环电压控制中PI控制器增益的对角矩阵；GLPF1为一用于表示频域形式下外环电压控制器中电流前馈环节低通滤波器增益的对角矩阵；Δigd为电网电流的d分量；Δigq为电网电流的q分量；Δugd为端口电压扰动向量的d分量；Δugq为端口电压扰动向量的q分量；
所述内环电流控制器的频域线性化模型为：
式中，Δmd为中频构网型风机控制系统输出的调制波的d分量；Δmq为中频构网型风机控制系统输出的调制波的q分量；Δid为端口电流扰动向量的d分量；Δiq为端口电流扰动向量的q分量；Gi为一用于表示频域形式下内环电流控制中PI控制器增益的对角矩阵；GLPF2为一用于表示频域形式下内环电流控制器中电压前馈环节的低通滤波器增益的对角矩阵；
所述控制系统的频域线性化模型为：
式中，Δm为中频构网型风机控制系统输出的调制波；
所述阻抗模型为：
式中，km为调制比；Udc为风机直流电压。
7.一种中频构网型风电机组的阻抗模型构建装置，其特征在于，包括：数据获取模块和数据处理模块；
所述数据获取模块，用于获取中频构网型风电机组的主电路拓扑结构图和控制系统框图；
所述数据处理模块，用于根据所述主电路拓扑结构图，建立所述中频构网型风电机组的主电路的频域线性化模型；根据所述控制系统框图，建立所述中频构网型风电机组的控制系统中每一控制器的频域线性化模型；整合所有控制器的频域线性化模型，得到所述控制系统的频域线性化模型；根据所述主电路的频域线性化模型和所述控制系统的频域线性化模型，得到所述中频构网型风电机组的阻抗模型。
8.一种终端设备，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6中任意一项所述的中频构网型风电机组的阻抗模型构建方法。
9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1至6中任意一项所述的中频构网型风电机组的阻抗模型构建方法。
10.一种中频构网型风电机组的谐振稳定分析方法，其特征在于，包括：
获取中频构网型风电机组的扰动频率；
根据所述扰动频率，确定所述扰动频率对应的端口电流扰动向量和所述扰动频率对应的端口电压扰动向量；
将所述扰动频率、所述扰动频率对应的端口电流扰动向量和所述扰动频率对应的端口电压扰动向量代入中频构网型风电机组的阻抗模型中，求解得到在所述扰动频率下中频构网型风机的阻抗值；
根据所述阻抗值，对所述中频构网型风电机组所在系统进行谐振稳定分析；
其中，所述中频构网型风电机组的阻抗模型根据权利要求1-6任意一项所述的中频构网型风电机组的阻抗模型构建方法进行构建得到。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410327556.5A CN118249332A (zh) | 2024-03-21 | 2024-03-21 | 一种中频构网型风电机组的阻抗模型构建方法、装置、终端设备、存储介质及谐振稳定分析方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410327556.5A CN118249332A (zh) | 2024-03-21 | 2024-03-21 | 一种中频构网型风电机组的阻抗模型构建方法、装置、终端设备、存储介质及谐振稳定分析方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN118249332A true CN118249332A (zh) | 2024-06-25 |
Family
ID=91563429
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202410327556.5A Pending CN118249332A (zh) | 2024-03-21 | 2024-03-21 | 一种中频构网型风电机组的阻抗模型构建方法、装置、终端设备、存储介质及谐振稳定分析方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN118249332A (zh) |
-
2024
- 2024-03-21 CN CN202410327556.5A patent/CN118249332A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Martinez et al. | Sliding‐mode control of a wind turbine‐driven double‐fed induction generator under non‐ideal grid voltages | |
| Tischer et al. | Proportional‐resonant control applied on voltage regulation of standalone SEIG for micro‐hydro power generation | |
| Cheng et al. | Direct power control of voltage source inverter in a virtual synchronous reference frame during frequency variation and network unbalance | |
| CN113206510B (zh) | 获取V/f控制下柔性直流换流器等效阻抗模型的方法 | |
| Dey et al. | Current harmonics compensation with three‐phase four‐wire shunt hybrid active power filter based on modified D–Q theory | |
| CN112103998B (zh) | Lcc-mmc混合直流输电系统稳态运行特性计算分析方法及装置 | |
| Patel et al. | Enhancing VA sharing between the shunt and series APFs of UPQC with a modified SRF‐PAC method | |
| CN115102421A (zh) | 一种mmc阻抗模型建立方法、装置、存储介质及设备 | |
| CN113708399B (zh) | 直流电压控制时间尺度动态稳定性分析方法及设备 | |
| CN114552678A (zh) | 一种考虑恒功率负载与小信号稳定性的系统及控制方法 | |
| CN112018768B (zh) | 多端柔性直流输电系统谐波传递特性的分析方法及装置 | |
| WO2023236624A1 (zh) | 一种并联apf的控制方法及装置 | |
| CN118249332A (zh) | 一种中频构网型风电机组的阻抗模型构建方法、装置、终端设备、存储介质及谐振稳定分析方法 | |
| Guo et al. | Impedance modelling and stability analysis of modular multilevel converter with different types of grid‐forming control schemes | |
| CN111525604A (zh) | 一种柔性直流输电谐波的抑制方法、系统及计算机设备 | |
| CN115498616A (zh) | 一种柔性直流输电系统高频振荡主导环节快速识别方法 | |
| CN117155156B (zh) | 并联功率模组控制方法、电子设备和存储介质 | |
| CN116914780B (zh) | 一种提升风力发电惯量响应的锁相环参数优化方法及系统 | |
| CN111786402B (zh) | 柔性直流输电系统无功电压控制模式切换方法和装置 | |
| CN116526504A (zh) | 一种电压源型换流器的控制方法及其装置 | |
| CN116316858B (zh) | 一种海上风电机组构网型控制方法、系统、设备和介质 | |
| CN116882342A (zh) | 两级式光伏系统序阻抗建模方法、装置、设备及介质 | |
| CN117595303A (zh) | 一种宽频振荡抑制方法、装置、设备以及存储介质 | |
| CN114938019A (zh) | 一种模块化多电平换流器交流侧阻抗建模方法 | |
| CN117411018A (zh) | 一种svg阻抗模型建立方法、装置、存储介质及设备 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |