构网双馈风电并网系统的低频阻尼转矩建模方法和系统与流程

本发明涉及电力系统，尤其涉及一种构网双馈风电并网系统的低频阻尼转矩建模方法和系统。

背景技术：

1、随着风电在电力系统中的渗透率不断提高，现代电力系统逐渐呈现出弱阻尼、低惯量的特征。风电机组通常接入电网末端，并网点电网强度较弱，即低短路比（scr）的弱电网场景。

2、为了提升传统跟网型双馈风电机组在弱电网下的适应性，构网型控制技术（如虚拟同步发电机控制）被应用于双馈风机，使其模拟同步发电机的特性，对外呈现为电压源，以提高并网稳定性。然而，在弱电网场景下，构网型风机的控制系统与电网、感应电机轴系之间的复杂交互作用，可能会引入电气负阻尼。在特定条件下，这种负阻尼会导致系统产生低频振荡，严重时甚至引发振荡失稳，威胁系统的安全稳定运行。

3、因此，现有技术中缺乏一种能够有效建模并量化分析构网型双馈风机低频阻尼特性的方法，导致难以准确探究和评估弱电网场景下双馈风机产生低频振荡的内在机理和影响因素，给风机控制参数的优化设计带来了挑战。

技术实现思路

1、本发明提供一种构网双馈风电并网系统的低频阻尼转矩建模方法和系统，旨在解决现有技术中难以对构网型双馈风机在弱电网下的低频阻尼特性及振荡风险进行有效建模和量化分析的技术问题。

2、本发明提供一种构网双馈风电并网系统的低频阻尼转矩建模方法，包括：

3、构建构网型双馈风机的并网系统的小信号状态空间模型；

4、将所述小信号状态空间模型分解为等效机械子系统和等效电气子系统的小信号状态空间方程组；其中，所述等效机械子系统由所述构网型双馈风机的有功同步环节构成；

5、基于所述小信号状态空间方程组，推导所述等效机械子系统和等效电气子系统的与频率相关的弹性系数模型和阻尼系数模型；

6、根据所述弹性系数模型，确定所述并网系统的扭振频率点，所述扭振频率点为使得所述等效机械子系统的弹性系数与所述等效电气子系统的弹性系数之和为零的频率；

7、根据所述阻尼系数模型，计算在所述扭振频率点上，所述等效机械子系统的阻尼系数与所述等效电气子系统的阻尼系数之和，得到所述并网系统的净阻尼。

8、本发明还提供一种构网双馈风电并网系统的低频阻尼转矩建模系统，包括：

9、模型构建模块，用于构建构网型双馈风机的并网系统的小信号状态空间模型；

10、模型分解模块，用于将所述小信号状态空间模型分解为等效机械子系统和等效电气子系统的小信号状态空间方程组；其中，所述等效机械子系统由所述构网型双馈风机的有功同步环节构成；

11、模型推导模块，用于基于所述小信号状态空间方程组，推导所述等效机械子系统和等效电气子系统的与频率相关的弹性系数模型和阻尼系数模型；

12、扭振确定模块，用于根据所述弹性系数模型，确定所述并网系统的扭振频率点，所述扭振频率点为使得所述等效机械子系统的弹性系数与所述等效电气子系统的弹性系数之和为零的频率；

13、阻尼计算模块，用于根据所述阻尼系数模型，计算在所述扭振频率点上，所述等效机械子系统的阻尼系数与所述等效电气子系统的阻尼系数之和，得到所述并网系统的净阻尼。

14、本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述的构网双馈风电并网系统的低频阻尼转矩建模方法。

15、本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述的构网双馈风电并网系统的低频阻尼转矩建模方法。

16、与现有技术相比，本发明提供的构网双馈风电并网系统的低频阻尼转矩建模方法及系统，具有以下有益效果：

17、通过将复杂的构网双馈风电并网系统分解为物理意义清晰的等效机械子系统和等效电气子系统，简化了分析模型，能够清晰地揭示构网控制中的有功同步环节与系统其余电气部分之间的相互作用关系，为理解低频振荡机理提供了明确的物理视角。进一步，通过推导与频率相关的弹性系数模型和阻尼系数模型，能够精确定位系统发生机电耦合振荡的扭振频率点，并进一步计算出该频率点上的净阻尼，从而实现了对系统低频阻尼特性的量化评估，相比于传统的时域仿真或特征值分析，本方法更为直观和深刻。最后，基于计算出的净阻尼值，能够直接、可靠地判断系统的小扰动稳定性，并量化稳定裕度。净阻尼为负值预示着系统存在低频振荡失稳风险，其对应的扭振频率即为振荡频率。这种量化分析结果能够为风机控制参数（如虚拟同步发电机的虚拟惯量和阻尼系数）的优化设计提供明确的指导，以主动增强系统阻尼，抑制低频振荡，提升系统在弱电网下的稳定运行能力。

1.一种构网双馈风电并网系统的低频阻尼转矩建模方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的构网双馈风电并网系统的低频阻尼转矩建模方法，其特征在于，所述构网型双馈风机的构网控制策略为虚拟同步发电机控制，所述有功同步环节对应虚拟同步发电机的摇摆方程动态。

3.根据权利要求1所述的构网双馈风电并网系统的低频阻尼转矩建模方法，其特征在于，所述构网型双馈风机的控制采用转子磁链控制策略。

4.根据权利要求1所述的构网双馈风电并网系统的低频阻尼转矩建模方法，其特征在于，所述小信号状态空间模型建立在电网公共坐标系上。

5.根据权利要求1所述的构网双馈风电并网系统的低频阻尼转矩建模方法，其特征在于，推导所述等效机械子系统和等效电气子系统的与频率相关的弹性系数模型和阻尼系数模型，具体包括：

6.根据权利要求1所述的构网双馈风电并网系统的低频阻尼转矩建模方法，其特征在于，还包括：

7.根据权利要求6所述的构网双馈风电并网系统的低频阻尼转矩建模方法，其特征在于，根据所述净阻尼的正负来判断所述并网系统的小扰动稳定性，具体包括：

8.一种构网双馈风电并网系统的低频阻尼转矩建模系统，其特征在于，包括：

9.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的构网双馈风电并网系统的低频阻尼转矩建模方法。

10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的构网双馈风电并网系统的低频阻尼转矩建模方法。