[发明专利]定桨距异步风力发电机建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，具体地，涉及一种定桨距异步风力发电机建模方法。

背景技术

我国风电进入规模化发展阶段以后所产生的大型风电基地多数位于“三北地区”（西北、东北、华北），大型风电基地一般远离负荷中心，其电力需要经过长距离、高电压输送到负荷中心进行消纳。由于风资源的间歇性、随机性和波动性，导致大规模风电基地的风电出力会随之发生较大范围的波动，进一步导致输电网络充电功率的波动，给电网运行安全带来一系列问题。

因此，需要对风力发电机进行建模，从而建立风电机组和风电场模型，并对风电机组和风电场的模型参数进行验证，为电力系统稳定分析和电网生产调度提供准确的计算依据，为风电机组以及风电场并网接入或运行控制新技术的开发提供基础数据。

目前，已经出现一些风力发电机的风电场模型，包括恒速恒频风力发电机、变速恒频直驱风力发电机以及变速恒频双馈风力发电机，但还没有出现用于描述定桨距异步风力发电机的转子运动过程和发电机的电磁暂态过程的建模方法。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种定桨距异步风力发电机建模方法，以实现通过对定桨距异步风力发电机建模，为风电电力系统稳定分析和调度提供准确的数据依据的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种定桨距异步风力发电机建模方法，包括以下步骤：

第一步：建立异步发电机的转子运动方程：

式中，P_e和P_m分别为异步发电机的电磁功率和机械功率，s和T_j分别为异步发电机的滑差和转子惯性时间常数；

第二步：以同步旋转坐标为参考建立异步发电机定子电压方程为：

                      

其中，

                                

式中，U_s、I_s、r_s、x_s为异步发电机定子电压、电流、电阻和电抗，x_r、x_m为异步发电机转子电抗和激磁电抗，E’、x’为异步发电机暂态电势和暂态电抗；

第三步：建立异步发电机转子电磁暂态过程方程为：

                   其中：

                         

f₁为同步频率，T’_do为定子绕组开路时转子绕组的时间常数：

                                          

式中，r_r为异步发电机转子电阻；

第四步：建立异步风力发电机输出的电磁功率方程为：

                        

式中，I^*_s为I_s的共扼，R_e表示取实部；

第五步：建立异步风力发电机组机端并联电容器组方程为：