[发明专利]一种永磁直驱风机电磁暂态仿真的启动方法

说明书

本发明公开了一种永磁直驱风机电磁暂态仿真的启动方法，属于电力系统仿真技术领域。本发明方法，包括：根据控制及电气参数对永磁同步发电机电磁暂态仿真模型的诺顿等值电流源进行初始化；换流器采用开关函数平均值模型，对永磁直驱风机的换流器机侧和网侧的受控电压源和电流源、换流器直流侧电容和交流侧滤波器初始化；根据换流器受控电压源初始化结果，确定控制系统内环积分初始值，根据功率和电压，确定外环积分初始值；执行一个仿真时步的电磁暂态仿真计算，获取仿真计算结果；根据有功功率计算结果，判断是否切换至换流器详细模型。本发明实现了大电网中含详细换流器模型的永磁直驱风机电磁暂态仿真的快速启动。

技术领域

本发明涉及电力系统仿真技术领域，并且更具体地，涉及一种永磁直驱风机电磁暂态仿真的启动方法。

背景技术

随着高压直流、风电和光伏、柔性直流的快速发展，我国电网已经形成了交直流混联的大规模电网，特性非常复杂，传统的仿真技术和手段都难以适应大量电力电子应用的情况，需要以更加准确和精细的电磁暂态技术为基础开展大规模电网全电磁暂态仿真。

在大电网全电磁暂态仿真中，大规模电网仿真初始化问题值得关注，目前，已有电磁暂态仿真软件中多采用零状态初始化的方式，该方法只适用于小规模的仿真系统仿真，当规模增大时，需要人工调整才能达到潮流稳定状态，对大电网仿真中风电机组、柔直等含大量电力电子开关的设备，基于零状态初始化的电磁暂态仿真启动过程更是复杂，如果处理不合理，会造成系统振荡、不收敛，无法正常启动运行，为了实现交直流电磁暂态仿真的快速启动达到潮流稳定状态，研究交、直流设备的电磁暂态仿真初始化及启动方法尤为重要。

发明内容

针对上述问题，本发明一种永磁直驱风机电磁暂态仿真的启动方法，包括：

根据永磁直驱风机的控制参数及永磁同步发电机的电气参数，获取永磁同步发电机的初始值，根据初始值对永磁同步发电机电磁暂态仿真模型的诺顿等值电流源进行初始化；

换流器采用开关函数平均值模型，对永磁直驱风机的换流器机侧和网侧的受控电压源和电流源、换流器直流侧电容和交流侧滤波器初始化；

根据换流器受控电压源初始化结果，确定控制系统内环积分初始值；

根据并网点及永磁同步发电机的功率和电压，确定控制系统外环积分初始值；

根据控制系统内环积分初始值和外环积分初始值，电气部分的初始值，确定电磁暂态仿真模型初始值，以电磁暂态仿真模型初始值，执行一个仿真时步的电磁暂态仿真计算，获取仿真计算结果；

针对计算结果中的永磁直驱风机的输出有功功率，对有功功率与控制系统给定的有功功率进行对比，获取差值，若差值小于预设阈值，则换流器切换为详细模型模式完成对永磁直驱风机电磁暂态仿真启动。

可选的，永磁同步发电机的初始值，包括：永磁同步发电机的有功功率、无功功率、电压幅值和相角的初始值；

所述有功功率和电压幅值的初始值为控制系统给定量，无功功率、电压相角的初始值，根据永磁发电机有功功率和电压幅值，利用dq坐标下永磁同步发电机稳态下的电压方程和功率计算公式列写一元四次方程，按照有功功率校验确定一元四次方程合理解，根据有功功率对合理解中dq轴的电压和电流进行迭代修正，确定无功功率、电压相角。

可选的，换流器开关函数平均值模型采用定平衡节点电压定向的方式，根据永磁同步发电机的初始值，求取机侧换流器交流侧的dq轴电流，根据机侧换流器交流侧的dq轴电流和机端电压确定受控电压源初始值，根据永磁同步发电机有功功率和直流电压参考值确定受控电流源初始值；或

所述换流器开关函数平均值模型，采用定平衡节点电压定向的方式，根据潮流结果中并网点的功率和电压，确定网侧换流器交流侧的dq轴电流，根据并网点电压和网侧dq轴电流确定网侧换流器受控电压源初始值，根据潮流中并网点有功功率和直流电压参考值确定受控电流源初始值。