本申請(qǐng)涉及風(fēng)力發(fā)電控制，具體涉及一種構(gòu)網(wǎng)型雙饋風(fēng)電機(jī)組的機(jī)電耦合特性建模方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、在“雙碳”目標(biāo)的引領(lǐng)下，風(fēng)力發(fā)電在未來(lái)將逐步成為主體電源。雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(doubly?fed?induction?generator,?dfig)具有變速恒頻運(yùn)行、無(wú)退磁風(fēng)險(xiǎn)、成本低等優(yōu)點(diǎn)，因此得到了廣泛研究和應(yīng)用

2、dfig是一個(gè)機(jī)械-電氣強(qiáng)耦合結(jié)構(gòu)體，其穩(wěn)定運(yùn)行不僅需要協(xié)同電氣系統(tǒng)的并網(wǎng)控制，還需要對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理調(diào)節(jié)。當(dāng)受到風(fēng)速突變、電網(wǎng)故障等外界干擾時(shí)，dfig機(jī)組機(jī)械結(jié)構(gòu)的固有低頻振蕩模式將被激發(fā)，產(chǎn)生軸系振蕩，對(duì)傳動(dòng)鏈上的零件造成疲勞損傷，不僅增加了維修成本，還會(huì)影響風(fēng)電機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3、目前，國(guó)內(nèi)外針對(duì)雙饋風(fēng)機(jī)軸系振蕩問(wèn)題進(jìn)行了以下研究：（1）對(duì)比了功率控制和轉(zhuǎn)速控制對(duì)dfig軸系阻尼的作用（2）揭示了系統(tǒng)運(yùn)行工況、發(fā)電機(jī)參數(shù)以及控制參數(shù)對(duì)軸系振蕩的影響規(guī)律；（3）采用有功-無(wú)功混合調(diào)制的多模態(tài)自適應(yīng)阻尼控制策略對(duì)dfig的軸系振蕩進(jìn)行抑制，所提方法可以在線辨識(shí)振蕩頻率，自適應(yīng)調(diào)節(jié)風(fēng)電功率；（4）構(gòu)網(wǎng)控制會(huì)減小有功環(huán)帶寬，從而影響軸系阻尼大小。

4、綜上可見(jiàn)，上述研究均認(rèn)為電流環(huán)帶寬足夠大，而很少考慮電流環(huán)對(duì)軸系振蕩的影響，然而電流環(huán)通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電流進(jìn)而影響電磁轉(zhuǎn)矩，會(huì)改變軸系的阻尼特性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于此，本發(fā)明提供一種構(gòu)網(wǎng)型雙饋風(fēng)電機(jī)組的機(jī)電耦合特性建模方法，分析電流環(huán)對(duì)對(duì)軸系阻尼的作用規(guī)律。

2、根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的第一方面，提供一種構(gòu)網(wǎng)型雙饋風(fēng)電機(jī)組的機(jī)電耦合特性建模方法，包括：

3、根據(jù)構(gòu)網(wǎng)型雙饋風(fēng)電機(jī)組控制拓?fù)洌⒖紤]機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)速控制環(huán)節(jié)的第一小信號(hào)傳遞模型；

4、根據(jù)構(gòu)網(wǎng)型雙饋風(fēng)電機(jī)組控制拓?fù)?，建立考慮雙饋風(fēng)機(jī)模型、電壓外環(huán)控制環(huán)節(jié)、電流控制內(nèi)環(huán)環(huán)節(jié)的第二小信號(hào)傳遞模型；

5、根據(jù)構(gòu)網(wǎng)型雙饋風(fēng)電機(jī)組控制拓?fù)?，建立考慮坐標(biāo)變換環(huán)節(jié)、功率計(jì)算環(huán)節(jié)、功率控制環(huán)節(jié)、功率轉(zhuǎn)矩環(huán)節(jié)的第三小信號(hào)傳遞模型；

6、根據(jù)所述第一小信號(hào)傳遞模型、第二小信號(hào)傳遞模型和第三小信號(hào)傳遞模型，建立表征機(jī)電耦合特性的構(gòu)網(wǎng)型雙饋風(fēng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩—轉(zhuǎn)速差的數(shù)學(xué)模型。

7、根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的第二方面，提供一種構(gòu)網(wǎng)型雙饋風(fēng)電機(jī)組的機(jī)電耦合特性建模裝置，包括：

8、第一模型建立模塊，用于根據(jù)構(gòu)網(wǎng)型雙饋風(fēng)電機(jī)組控制拓?fù)洌⒖紤]機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)速控制環(huán)節(jié)的第一小信號(hào)傳遞模型；

9、第二模型建立模塊，用于根據(jù)構(gòu)網(wǎng)型雙饋風(fēng)電機(jī)組控制拓?fù)?，建立考慮雙饋風(fēng)機(jī)模型、電壓外環(huán)控制環(huán)節(jié)、電流控制內(nèi)環(huán)環(huán)節(jié)的第二小信號(hào)傳遞模型；

10、第三模型建立模塊，用于根據(jù)構(gòu)網(wǎng)型雙饋風(fēng)電機(jī)組控制拓?fù)?，建立考慮坐標(biāo)變換環(huán)節(jié)、功率計(jì)算環(huán)節(jié)、功率控制環(huán)節(jié)、功率轉(zhuǎn)矩環(huán)節(jié)的第三小信號(hào)傳遞模型；

11、第四模型建立模塊，用于根據(jù)所述第一小信號(hào)傳遞模型、第二小信號(hào)傳遞模型和第三小信號(hào)傳遞模型，建立表征機(jī)電耦合特性的構(gòu)網(wǎng)型雙饋風(fēng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩—轉(zhuǎn)速差的數(shù)學(xué)模型。

12、根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的第三方面，提供一種電子設(shè)備，包括：

13、一個(gè)或多個(gè)處理器；

14、存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)一個(gè)或多個(gè)程序；

15、當(dāng)所述一個(gè)或多個(gè)程序被所述一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行，使得所述一個(gè)或多個(gè)處理器實(shí)現(xiàn)如第一方面所述的方法。

16、根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的第四方面，提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)指令，該指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如第一方面所述方法的步驟。

17、本申請(qǐng)的實(shí)施例提供的技術(shù)方案可以包括以下有益效果：

18、本發(fā)明在建模過(guò)程中考慮了電流環(huán)特性，發(fā)現(xiàn)其能通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電流來(lái)影響電磁轉(zhuǎn)矩，從而改變軸系的阻尼特性。該方法克服了傳統(tǒng)電磁轉(zhuǎn)矩與軸系阻尼之間難以精確建模的問(wèn)題，建立了考慮電流環(huán)的電磁轉(zhuǎn)矩—轉(zhuǎn)速差小信號(hào)模型，并結(jié)合電氣阻尼分析，精確揭示了電磁轉(zhuǎn)矩對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)阻尼作用的影響。

19、應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本申請(qǐng)。

技術(shù)特征：

1.一種構(gòu)網(wǎng)型雙饋風(fēng)電機(jī)組的機(jī)電耦合特性建模方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一小信號(hào)傳遞模型如下所示：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二小信號(hào)傳遞模型如下所示：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第三小信號(hào)傳遞模型如下所示：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述數(shù)學(xué)模型如下所示：

6.其中，δte和δωδ分別是電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速差的小信號(hào)分量，ω1為工頻角頻率；k為等效電機(jī)慣量和等效風(fēng)輪慣量的比值；g7為轉(zhuǎn)速—功率指令變化矩陣；g0_1和g0_2分別為定子電流—定子電壓變化矩陣和轉(zhuǎn)子電流—定子電壓變化矩陣；g0_3、g0_4和g0_5分別為定子電流—轉(zhuǎn)子電壓變化矩陣、轉(zhuǎn)子電流—轉(zhuǎn)子電壓變化矩陣和轉(zhuǎn)速—轉(zhuǎn)子電壓變化矩陣；g1為主電路變化矩陣；g2_0和g2_1分別為由控制引起的系數(shù)變化矩陣，g2_3和g2_4為電壓環(huán)和電流環(huán)控制器；g3_1、g3_2、g3_3分別為定子電壓、轉(zhuǎn)子電流、轉(zhuǎn)子電壓坐標(biāo)系之間的變換矩陣；g4和g5為定子電壓—功率變化矩陣和定子電流—功率變化矩陣。

7.一種構(gòu)網(wǎng)型雙饋風(fēng)電機(jī)組的機(jī)電耦合特性建模裝置，其特征在于，包括：

8.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括：

9.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)指令，其特征在于，該指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種構(gòu)網(wǎng)型雙饋風(fēng)電機(jī)組的機(jī)電耦合特性建模方法，該方法根據(jù)構(gòu)網(wǎng)型雙饋風(fēng)機(jī)控制拓?fù)?，在考慮電流環(huán)的基礎(chǔ)上，建立了構(gòu)網(wǎng)型雙饋風(fēng)機(jī)各控制環(huán)節(jié)小信號(hào)傳遞模型；根據(jù)所述小信號(hào)模型，建立表機(jī)機(jī)電耦合特性的電磁轉(zhuǎn)矩—轉(zhuǎn)速差的傳遞函數(shù)，繪制其伯德圖；基于雙饋風(fēng)機(jī)的軸系固有振蕩頻率，采用電氣阻尼分析方法，截取振蕩頻率所對(duì)應(yīng)的幅值和相位，分析電磁轉(zhuǎn)矩為傳動(dòng)系統(tǒng)所提供的等效阻尼系數(shù)。

技術(shù)研發(fā)人員：趙志堅(jiān),黃旭東,張震霄,胡彬,花斌,年珩,溫德圣
受保護(hù)的技術(shù)使用者：運(yùn)達(dá)能源科技集團(tuán)股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15