一种基于电压源型风电机组的实时仿真系统搭建方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于电压源型风电机组的实时仿真系统搭建方法，包括以下步骤：S1，基于RTLab仿真平台建立风电机组气动

【技术实现步骤摘要】
一种基于电压源型风电机组的实时仿真系统搭建方法


[0001]本专利技术涉及风电机组仿真平台搭建
，尤其是一种基于电压源型风电机组的实时仿真系统搭建方法。

技术介绍

[0002]电压源型风电机组是一种形成式风电机组，可通过采集到的电网频率、电压自主调整其输出的有功功率和无功功率，进行系统频率/电压主动支撑。但现阶段大规模推广的电流源型风电机组，功率响应取决于主控下发功率指令，无法自主响应。并且原控制策略不再适用于现阶段主控与变流器之间的配合策略，需对机组主控和变流器之间的配合策略进行协调优化。
[0003]风电机组是结构复杂的大型系统，其空气动力、机械部件及发电机、变流器等电气系统均对整机的并网性能有重要影响。现有的仿真技术基于单一的仿真平台，无法同时精确反映风电机组的电气和机械特性，以及机械系统与电气系统之间的相互影响，而且多采用等效电网模型，无法准确模拟电网运行状态对风电机组各部件运行影响。
[0004]在中国专利文献上公开的“一种风电机组仿真系统”，其公开号为CN112859637A，包括风电机组仿真软件、风电机组仿真硬件、PLC控制模块和连接端口，连接端口包括风电机组实物连接端口，风电机组仿真软件内配置风电机组实物端口通讯模块，风电机组实物端口通讯模块控制风电机组实物连接端口与风电机组实物之间的数据通讯；但是公开号为CN112859637A的中国专利并没涉及相应的控制策略，且无法解决上述问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术解决了现有的仿真技术精确性和实时性差，主控与变流器之间调频调压协调控制不佳的问题，提出一种基于电压源型风电机组的实时仿真系统搭建方法，建立风电机组气动
‑
机械
‑
电气联合仿真模型，配置各部分通讯协议，设置对应控制策略，搭建多场景实时仿真平台，开发人机交互界面，实现了仿真场景的快速切换，更为逼真地模拟了实际电力系统状态。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于电压源型风电机组的实时仿真系统搭建方法，包括以下步骤：S1，基于RTLab仿真平台建立风电机组气动
‑
机械
‑
电气联合仿真模型；S2，配置数据接口，设置规约转换器，完成RTLab仿真平台、风机控制器以及变流器控制器之间的信息交互；S3，根据实际仿真需求，设置相应的电压源型风电机组协调控制策略；S4，通过软件和硬件参数的配置，提供不同系统仿真场景，搭建多场景实时仿真平台；S5，设置人机交互界面，对仿真数据进行处理。
[0007]本专利技术的一种基于电压源型风电机组的实时仿真系统搭建方法，首先，建立风电
机组气动
‑
机械
‑
电气联合仿真模型，随后进行各个部分通讯协议的配置，配置完成后，根据不同的实际需求，设置相应的控制策略，并搭建多场景实时仿真平台，设置人机交互界面；本专利技术更为准确的模拟出电网运行状态对风电机组各部件的运行影响。
[0008]作为优选，所述步骤S3包括以下步骤：S31，当系统频率发生波动时，计算出电压源型风电机组自主增发的有功功率ΔP，变流器控制器将实际有功功率P、增发的有功功率ΔP和机组转速n的信息反馈给机组主控；S32，机组主控根据变流器控制器的反馈计算下发的给定转矩T
cmd
，并与变流器控制器反馈转矩T
b
进行对比。
[0009]本专利技术中，机组主控能够根据变流器控制器反馈的电气参量计算下发的给定转矩T
cmd
，并与反馈转矩T
b
进行对比。
[0010]作为优选，所述风电机组气动
‑
机械
‑
电气联合仿真模型的建立过程包括以下步骤：S11，气动模型中，通过平均风速及横向、纵向、竖向湍流强度来建立风速模型，采用高阶非线性模型来描述其风轮模型；S12，机械模型中，采用双质量块模型进行建模，其中风力机的惯性通过轴系与发电机转子的惯性相连；S13，电气模型中，采用双馈异步电机模型进行建模，通过变流器控制转子dq轴电流；使用无穷大电源模拟真实电网；S14，硬件控制设备中，对风机控制器和变流器控制器进行信号线连接及功能配置。
[0011]本专利技术中，风电机组气动
‑
机械
‑
电气联合仿真模型主要包括有气动模型、机械模型、电气模型以及硬件控制设备。
[0012]作为优选，所述步骤S2包括以下步骤：S21，设置相应设备之间的通信方式，其中，风机控制器和RTLab仿真平台采用以太网通讯协议，风机控制器与变流器控制器采用Can通讯协议，变流器控制器与RTLab仿真平台采用模拟及数据IO；S22，修改通讯协议之间的接口配置，选择合适接口参数，开发对应的规约转换器；S23，配置传递变量信息，根据RTLab仿真平台、风机控制器、变流器控制器的运行控制需求，分别配置两两之间传递的信号量。
[0013]本专利技术中，风机控制器向变流器控制器传输转矩给定值、无功指令等信号量，向RTLab传输转速、风机运行状态等信号量；变流器控制器向风机控制器传递转矩反馈值、电流电压、有功无功反馈等信号量，向RTLab传输PWM信号、开关命令等信号量；RTLab向风机控制器传输电网频率、电压等信号量，向变流器控制器传递开关反馈、码盘等信号量。
[0014]作为优选，所述电压源型风电机组自主增发的有功功率ΔP表示为：ΔP＝(f
‑
f
g
)
·
K
ω
式中，f
g
为系统额定频率，f为电网的实时频率，K
ω
为频率
‑
有功下垂系数。
[0015]本专利技术中，电压源型风电机组自主增发的有功功率ΔP能够用于反馈转矩T
b
的计算。
[0016]作为优选，所述给定转矩T
cmd
与反馈转矩T
b
的对比判断依据为：
|T
cmd
‑
(P
‑
ΔP)
·
n|≤T
dz
T
b
＝(P
‑
ΔP)
·
n式中，T
dz
为转矩保护阈值，若给定转矩T
cmd
与反馈转矩T
b
的偏差大于T
dz
，则触发转矩不匹配保护。
[0017]本专利技术中，若给定转矩T
cmd
与反馈转矩T
b
的偏差小于或者等于T
dz
，则不触发转矩不匹配保护。
[0018]作为优选，所述步骤S4具体为：根据不同的仿真需求，设置不同电压等级、不同风机容量、不同电机参数、不同主回路参数及拓扑的联合仿真集成模型，通过软件参数配置实现仿真场景快速切换。
[0019]本专利技术中，还可以搭建不同电网扰动/故障工况下的系统场景模型，为控制策略设计本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电压源型风电机组的实时仿真系统搭建方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，基于RTLab仿真平台建立风电机组气动
‑
机械
‑
电气联合仿真模型；S2，配置数据接口，设置规约转换器，完成RTLab仿真平台、风机控制器以及变流器控制器之间的信息交互；S3，根据实际仿真需求，设置相应的电压源型风电机组协调控制策略；S4，通过软件和硬件参数的配置，提供不同系统仿真场景，搭建多场景实时仿真平台；S5，设置人机交互界面，对仿真数据进行处理。2.根据权利要求1所述的一种基于电压源型风电机组的实时仿真系统搭建方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下步骤：S31，当系统频率发生波动时，计算出电压源型风电机组自主增发的有功功率ΔP，变流器控制器将实际有功功率P、增发的有功功率ΔP和机组转速n的信息反馈给机组主控；S32，机组主控根据变流器控制器的反馈计算下发的给定转矩T
cmd
，并与变流器控制器反馈转矩T
b
进行对比。3.根据权利要求1或2所述的一种基于电压源型风电机组的实时仿真系统搭建方法，其特征在于，所述风电机组气动
‑
机械
‑
电气联合仿真模型的建立过程包括以下步骤：S11，气动模型中，通过平均风速及横向、纵向、竖向湍流强度来建立风速模型，采用高阶非线性模型来描述其风轮模型；S12，机械模型中，采用双质量块模型进行建模，其中风力机的惯性通过轴系与发电机转子的惯性相连；S13，电气模型中，采用双馈异步电机模型进行建模，通过变流器控制转子dq轴电流；使用无穷大电源模拟真实电网；S14，硬件控制设备中，对风机控制器和变流器控制器进行信号线连接及功能配置。4.根据权利要求1或2所述的一种基于电压源型风电机组的实时仿真系统搭建方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下步骤：S21，设置相应设备之间的通信方式，其中，风机控制器和RTLab仿真平台采用以太网通讯协议，风机控制器与变流器控制器采用Can通讯协议，变流器控制器与RTLab仿真平台采用模拟及数据IO；S22，修改通讯协议之间的接口配置，选择合适接口参数，开发对应的规约转换器；S23，配置传递变量信息，根据RTLab仿真平台、风机控制器、变...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴仟，王瑞良，孙勇，
申请(专利权)人：浙江运达风电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：