本實(shí)用新型涉及電力技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及雙饋風(fēng)機(jī)次同步諧振硬件在環(huán)測(cè)試系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

風(fēng)電已成為中國能源戰(zhàn)略的重要組成部分。但由于我國相當(dāng)一大部分風(fēng)電集中在新疆、甘肅、內(nèi)蒙古等西北地區(qū)，而我國能源負(fù)荷中心卻集中在東南沿海地區(qū)，因此在進(jìn)行電力輸送時(shí)必須采取高電壓、大容量的輸電模式實(shí)現(xiàn)“西電東送”?？紤]到新建輸電線路所帶來的工程造價(jià)、輸電走廊占用等問題，提高現(xiàn)有交流線路的輸送能力具有非常重要的意義。在輸電線路中加入串補(bǔ)電容器可以減小線路電抗，提高輸電系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定極限和輸送能力。

隨著輸電系統(tǒng)的發(fā)展，串補(bǔ)電容器得到越來越多的應(yīng)用，也取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。但是這種遠(yuǎn)距離、高串補(bǔ)度的輸電方式可能會(huì)誘發(fā)風(fēng)電系統(tǒng)的次同步諧振問題，從而影響大規(guī)模風(fēng)電基地及外送系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。目前，僅是從學(xué)術(shù)上定性認(rèn)識(shí)到風(fēng)電系統(tǒng)通過串補(bǔ)輸送時(shí)存在發(fā)生次同步諧振的風(fēng)險(xiǎn)，但卻沒有一套行之有效的定量測(cè)試方法和系統(tǒng)。

目前對(duì)風(fēng)電次同步諧振的分析主要采用特征值計(jì)算和時(shí)域仿真的方法，特征值計(jì)算需要雙饋機(jī)組詳細(xì)的參數(shù)，往往難以獲??；時(shí)域仿真通常采用經(jīng)典的風(fēng)機(jī)模型，并未考慮不同廠家的風(fēng)機(jī)在次同步諧振時(shí)的不同表現(xiàn)，并且時(shí)域仿真與實(shí)際情況存在差異，與工程實(shí)際的一致性有待校核。因此，目前還缺乏一種貼近工程實(shí)際、切實(shí)可行的、能夠考慮不同廠家產(chǎn)品差異性的次同步諧振測(cè)試方法和系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種雙饋風(fēng)機(jī)次同步諧振硬件在環(huán)測(cè)試系統(tǒng)，用以靈活簡便地實(shí)現(xiàn)雙饋風(fēng)機(jī)次同步諧振硬件在環(huán)測(cè)試，并接近工程實(shí)際，使測(cè)試結(jié)果更加準(zhǔn)確，該雙饋風(fēng)機(jī)次同步諧振硬件在環(huán)測(cè)試系統(tǒng)包括：

電力電子實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)，所述電力電子實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)搭建有包括電網(wǎng)、風(fēng)電場(chǎng)設(shè)備、及雙饋風(fēng)機(jī)設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)字仿真模型；所述實(shí)時(shí)數(shù)字仿真模型經(jīng)實(shí)時(shí)化后下載至所述電力電子實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)的仿真機(jī)中；

待測(cè)雙饋風(fēng)機(jī)控制器，通過所述仿真機(jī)的輸入輸出接口，與所述實(shí)時(shí)數(shù)字仿真模型進(jìn)行連接。

一個(gè)實(shí)施例中，所述電網(wǎng)包括無窮大電壓、輸電線路、變壓器及串補(bǔ)。

一個(gè)實(shí)施例中，所述風(fēng)電場(chǎng)設(shè)備包括風(fēng)電場(chǎng)的變壓器及匯集線路。

一個(gè)實(shí)施例中，所述雙饋風(fēng)機(jī)設(shè)備包括風(fēng)電機(jī)組的軸系、電機(jī)、變流器主電路、保護(hù)電路及濾波支路。

一個(gè)實(shí)施例中，所述實(shí)時(shí)數(shù)字仿真模型輸出的模擬量包括：電網(wǎng)電壓、電網(wǎng)電流、定子電壓、定子電流、網(wǎng)側(cè)電壓、網(wǎng)側(cè)模塊電流、機(jī)側(cè)電壓、機(jī)側(cè)模塊電流、直流母線電壓、Crowbar電壓及轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速其中之一或任意組合。

一個(gè)實(shí)施例中，所述實(shí)時(shí)數(shù)字仿真模型輸出的數(shù)字量包括：網(wǎng)側(cè)接觸器合閘信號(hào)和/或勵(lì)磁接觸器合閘信號(hào)。

一個(gè)實(shí)施例中，所述實(shí)時(shí)數(shù)字仿真模型輸入的數(shù)字量包括：網(wǎng)側(cè)變流器IGBT脈沖信號(hào)、機(jī)側(cè)變流器IGBT脈沖信號(hào)，網(wǎng)側(cè)接觸器合閘信號(hào)及勵(lì)磁接觸器合閘信號(hào)其中之一或任意組合。

一個(gè)實(shí)施例中，所述電力電子實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)包括RT-LAB。

在本實(shí)用新型實(shí)施例中，通過在電力電子實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)搭建實(shí)時(shí)數(shù)字仿真模型進(jìn)行雙饋風(fēng)機(jī)次同步諧振硬件在環(huán)測(cè)試，與現(xiàn)有采用特征值計(jì)算的方案相比，無需獲取雙饋機(jī)組詳細(xì)的參數(shù)，即可利用電力電子實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)和所連接的待測(cè)雙饋風(fēng)機(jī)控制器進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真，分析雙饋風(fēng)機(jī)次同步諧振。

在本實(shí)用新型實(shí)施例中，將數(shù)字仿真與實(shí)際待測(cè)雙饋風(fēng)機(jī)控制器相結(jié)合，與現(xiàn)有采用時(shí)域仿真法測(cè)量雙饋風(fēng)機(jī)數(shù)字模型的次同步諧振相比，數(shù)字仿真模型可以根據(jù)不同廠家進(jìn)行差異化設(shè)計(jì)，并且不但適用于經(jīng)典的雙饋風(fēng)機(jī)模型，而且考慮實(shí)際存在的電網(wǎng)、風(fēng)電場(chǎng)設(shè)備、及雙饋風(fēng)機(jī)設(shè)備等環(huán)節(jié)，可以使測(cè)試結(jié)果更加準(zhǔn)確；并且考慮了實(shí)際雙饋風(fēng)機(jī)控制器的影響，可以使測(cè)試過程更接近工程實(shí)際，提升對(duì)工程實(shí)際的指導(dǎo)意義。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。在附圖中：

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例中雙饋風(fēng)機(jī)次同步諧振硬件在環(huán)測(cè)試系統(tǒng)的示意圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中基于RT-LAB的雙饋風(fēng)機(jī)次同步諧振硬件在環(huán)測(cè)試系統(tǒng)實(shí)例圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例中利用雙饋風(fēng)機(jī)次同步諧振硬件在環(huán)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行雙饋風(fēng)機(jī)次同步諧振硬件在環(huán)測(cè)試的示意圖；

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例中雙饋風(fēng)機(jī)次同步諧振硬件在環(huán)測(cè)試結(jié)果次同步諧振波形實(shí)例圖。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例做進(jìn)一步詳細(xì)說明。在此，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，但并不作為對(duì)本實(shí)用新型的限定。

為了靈活簡便地實(shí)現(xiàn)雙饋風(fēng)機(jī)次同步諧振硬件在環(huán)測(cè)試，并接近工程實(shí)際，使測(cè)試結(jié)果更加準(zhǔn)確，本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種雙饋風(fēng)機(jī)次同步諧振硬件在環(huán)測(cè)試系統(tǒng)，如圖1所示，該雙饋風(fēng)機(jī)次同步諧振硬件在環(huán)測(cè)試系統(tǒng)可以包括：

電力電子實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)1，電力電子實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)1搭建有包括電網(wǎng)、風(fēng)電場(chǎng)設(shè)備、及雙饋風(fēng)機(jī)設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)字仿真模型11；實(shí)時(shí)數(shù)字仿真模型11經(jīng)實(shí)時(shí)化后下載至電力電子實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)1的仿真機(jī)12中；

待測(cè)雙饋風(fēng)機(jī)控制器2，通過仿真機(jī)12的輸入輸出接口121，與實(shí)時(shí)數(shù)字仿真模型11進(jìn)行連接。

可以得知，本實(shí)用新型實(shí)施例的雙饋風(fēng)機(jī)次同步諧振硬件在環(huán)測(cè)試系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)雙饋風(fēng)機(jī)控制器的硬件在環(huán)測(cè)試，在實(shí)時(shí)數(shù)字仿真模型中能夠靈活設(shè)置測(cè)試條件和運(yùn)行工況，操作簡便靈活，而且采用物理控制器，較之現(xiàn)有技術(shù)中完全采用數(shù)字仿真的方案更接近工程實(shí)際。該測(cè)試系統(tǒng)能夠考慮實(shí)際控制器的影響，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同廠家雙饋風(fēng)機(jī)的次同步諧振測(cè)量。

實(shí)施例中該雙饋風(fēng)機(jī)次同步諧振硬件在環(huán)測(cè)試系統(tǒng)，可以在實(shí)時(shí)數(shù)字仿真模型中設(shè)置不同的運(yùn)行工況或修改控制器參數(shù)等，測(cè)試不同的測(cè)試條件下是否會(huì)發(fā)生次同步諧振以及根據(jù)雙饋風(fēng)機(jī)的響應(yīng)情況等分析不同測(cè)試條件下的次同步諧振特征，從而通過仿真測(cè)試對(duì)雙饋風(fēng)機(jī)次同步諧振特性進(jìn)行全面的分析。

具體實(shí)施時(shí)，可以采用多種電力電子實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)實(shí)現(xiàn)雙饋風(fēng)機(jī)次同步諧振硬件在環(huán)測(cè)試。例如可以基于RT-LAB等電力電子實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)進(jìn)行雙饋風(fēng)機(jī)次同步諧振硬件在環(huán)測(cè)試。以RT-LAB為例，可以在RT-LAB中搭建包括電網(wǎng)、風(fēng)電場(chǎng)設(shè)備、及雙饋風(fēng)機(jī)設(shè)備等的實(shí)時(shí)數(shù)字仿真模型，將某廠家的雙饋風(fēng)機(jī)控制器通過RT-LAB仿真機(jī)的IO接口與在RT-LAB搭建的實(shí)時(shí)數(shù)字仿真模型相連，從而實(shí)現(xiàn)用于雙饋風(fēng)機(jī)次同步諧振測(cè)試的硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用雙饋風(fēng)機(jī)變流器控制器實(shí)物與數(shù)字仿真模型構(gòu)成一閉環(huán)系統(tǒng)。

具體實(shí)施時(shí)，實(shí)時(shí)數(shù)字仿真模型中的電網(wǎng)可以包括無窮大電壓、輸電線路、變壓器及串補(bǔ)等。具體實(shí)施時(shí)，風(fēng)電場(chǎng)設(shè)備可以包括風(fēng)電場(chǎng)的變壓器及匯集線路等。具體實(shí)施時(shí)，雙饋風(fēng)機(jī)設(shè)備可以包括風(fēng)電機(jī)組的軸系、電機(jī)、變流器主電路、保護(hù)電路及濾波支路等。在實(shí)時(shí)數(shù)字仿真模型中可以設(shè)置特定的運(yùn)行工況，激發(fā)次同步諧振進(jìn)行分析。

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中基于RT-LAB的雙饋風(fēng)機(jī)次同步諧振硬件在環(huán)測(cè)試系統(tǒng)實(shí)例圖。如圖2所示，在RT-LAB搭建的實(shí)時(shí)數(shù)字仿真模型包括代表大電網(wǎng)的無窮大電壓，所研究電網(wǎng)的輸電線路、變壓器及串補(bǔ)等，風(fēng)電場(chǎng)的變壓器及匯集線路等設(shè)備，風(fēng)電機(jī)組的軸系、電機(jī)、變流器主電路、保護(hù)電路及濾波支路等的數(shù)字模型。實(shí)時(shí)數(shù)字仿真模型經(jīng)實(shí)時(shí)化后可以編譯成C代碼，并下載到RT-LAB仿真機(jī)中。圖2中與實(shí)時(shí)數(shù)字仿真模型相連接的是雙饋風(fēng)機(jī)控制器實(shí)物，可以采用不同廠家已經(jīng)市場(chǎng)化的產(chǎn)品，與現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的雙饋風(fēng)機(jī)中安裝的控制器一致；也可以采用正在研制中的產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試?？刂破鲗?shí)物與實(shí)時(shí)數(shù)字仿真模型通過RT-LAB仿真機(jī)上的IO接口進(jìn)行連接。圖2中示出了數(shù)字仿真模型上的傳輸線路、電壓源、風(fēng)機(jī)匯集線、風(fēng)電機(jī)組控制器實(shí)物等，還示出了仿真機(jī)IO接口輸出或輸入的220KV電壓信號(hào)、機(jī)端電壓信號(hào)、機(jī)端電流信號(hào)及風(fēng)機(jī)控制信號(hào)。

具體實(shí)施時(shí)，實(shí)時(shí)數(shù)字仿真模型輸出的模擬量可以包括：電網(wǎng)電壓、電網(wǎng)電流、定子電壓、定子電流、網(wǎng)側(cè)電壓、網(wǎng)側(cè)模塊電流、機(jī)側(cè)電壓、機(jī)側(cè)模塊電流、直流母線電壓、Crowbar電壓及轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速等其中之一或任意組合。具體實(shí)施時(shí)，實(shí)時(shí)數(shù)字仿真模型輸出的數(shù)字量可以包括：網(wǎng)側(cè)接觸器合閘信號(hào)和/或勵(lì)磁接觸器合閘信號(hào)等。具體實(shí)施時(shí)，實(shí)時(shí)數(shù)字仿真模型輸入的數(shù)字量可以包括：網(wǎng)側(cè)變流器IGBT脈沖信號(hào)、機(jī)側(cè)變流器IGBT脈沖信號(hào)，網(wǎng)側(cè)接觸器合閘信號(hào)及勵(lì)磁接觸器合閘信號(hào)等其中之一或任意組合。

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例中利用雙饋風(fēng)機(jī)次同步諧振硬件在環(huán)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行雙饋風(fēng)機(jī)次同步諧振硬件在環(huán)測(cè)試的示意圖，如圖3所示，測(cè)試過程可以包括：

步驟301、在上述雙饋風(fēng)機(jī)次同步諧振硬件在環(huán)測(cè)試系統(tǒng)接入待測(cè)雙饋風(fēng)機(jī)控制器；

步驟302、通過設(shè)置運(yùn)行工況或雙饋風(fēng)機(jī)控制器的參數(shù)，激發(fā)雙饋風(fēng)機(jī)次同步諧振硬件在環(huán)測(cè)試系統(tǒng)發(fā)生次同步諧振；

步驟303、提取雙饋風(fēng)機(jī)次同步諧振硬件在環(huán)測(cè)試系統(tǒng)的電壓及電流信號(hào)，分析雙饋風(fēng)機(jī)次同步諧振硬件在環(huán)測(cè)試系統(tǒng)的次同步諧振特征；

步驟304、改變運(yùn)行工況或雙饋風(fēng)機(jī)控制器的參數(shù)，重復(fù)上述激發(fā)次同步諧振及分析次同步諧振特征的過程。

如前所述，本實(shí)用新型實(shí)施例進(jìn)行雙饋風(fēng)機(jī)次同步諧振硬件在環(huán)測(cè)試時(shí)，將實(shí)際的雙饋風(fēng)機(jī)控制器接入到上述雙饋風(fēng)機(jī)次同步諧振硬件在環(huán)測(cè)試系統(tǒng)中，使測(cè)試結(jié)果與工程實(shí)際更為接近，又避免了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的局限性。能夠?qū)Σ煌瑥S家控制器在次同步諧振情況下的響應(yīng)情況進(jìn)行測(cè)試，便于評(píng)估其次同步諧振的風(fēng)險(xiǎn)，劃定次同步諧振穩(wěn)定邊界。

舉一例，雙饋風(fēng)機(jī)次同步諧振的測(cè)試步驟可以如下：

①利用前文的雙饋風(fēng)機(jī)次同步諧振硬件在環(huán)測(cè)試系統(tǒng)，接入待測(cè)雙饋風(fēng)機(jī)控制器。

②通過設(shè)置特定的運(yùn)行工況或控制器參數(shù)等，激發(fā)雙饋風(fēng)機(jī)次同步諧振硬件在環(huán)測(cè)試系統(tǒng)次同步諧振。

③提取電壓、電流等電氣量，分析次同步諧振特征。

④改變仿真工況或控制器參數(shù)等，測(cè)試雙饋風(fēng)機(jī)次同步諧振硬件在環(huán)測(cè)試系統(tǒng)在不同條件下是否會(huì)發(fā)生次同步諧振以及不同條件下的次同步諧振特征。通過仿真測(cè)試對(duì)雙饋風(fēng)機(jī)次同步諧振硬件在環(huán)測(cè)試系統(tǒng)的次同步諧振特性進(jìn)行全面的分析。

具體實(shí)施時(shí)，通過設(shè)置運(yùn)行工況，激發(fā)雙饋風(fēng)機(jī)次同步諧振硬件在環(huán)測(cè)試系統(tǒng)發(fā)生次同步諧振可以采用多種方式，例如，可以通過在實(shí)時(shí)數(shù)字仿真模型投入線路上的串聯(lián)補(bǔ)償電容，激發(fā)雙饋風(fēng)機(jī)次同步諧振硬件在環(huán)測(cè)試系統(tǒng)發(fā)生次同步諧振。實(shí)施例中可以首先將實(shí)時(shí)數(shù)字仿真模型中的串補(bǔ)短路，將雙饋風(fēng)機(jī)接到不包含串補(bǔ)的實(shí)時(shí)數(shù)字仿真模型，待運(yùn)行穩(wěn)定后，投入串補(bǔ)，激發(fā)次同步諧振。又如，可以通過降低仿真工況中的風(fēng)速，激發(fā)雙饋風(fēng)機(jī)次同步諧振硬件在環(huán)測(cè)試系統(tǒng)發(fā)生次同步諧振?；蛘撸梢愿淖兎抡婀r中的并網(wǎng)風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)至并網(wǎng)風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)在設(shè)定范圍內(nèi)時(shí)，激發(fā)雙饋風(fēng)機(jī)次同步諧振硬件在環(huán)測(cè)試系統(tǒng)發(fā)生次同步諧振。當(dāng)并網(wǎng)風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)在某一特定范圍內(nèi)時(shí)，系統(tǒng)阻尼最差，最容易發(fā)生次同步諧振。

具體實(shí)施時(shí)，通過設(shè)置雙饋風(fēng)機(jī)控制器的參數(shù)，激發(fā)雙饋風(fēng)機(jī)次同步諧振硬件在環(huán)測(cè)試系統(tǒng)發(fā)生次同步諧振也可以采用多種方式，例如，通過設(shè)置機(jī)側(cè)和網(wǎng)側(cè)變流器內(nèi)外環(huán)控制參數(shù)，激發(fā)雙饋風(fēng)機(jī)次同步諧振硬件在環(huán)測(cè)試系統(tǒng)發(fā)生次同步諧振。例如，通過設(shè)置機(jī)側(cè)變流器電流內(nèi)環(huán)比例系數(shù)超過設(shè)定值，激發(fā)雙饋風(fēng)機(jī)次同步諧振硬件在環(huán)測(cè)試系統(tǒng)發(fā)生次同步諧振。在機(jī)側(cè)變流器電流內(nèi)環(huán)比例系數(shù)較大時(shí)，雙饋風(fēng)機(jī)負(fù)阻尼絕對(duì)值較大，更容易發(fā)生次同步諧振。

舉一例，利用上述雙饋風(fēng)機(jī)次同步諧振硬件在環(huán)測(cè)試系統(tǒng)，接入國內(nèi)某主流變流器控制器廠家的2MW雙饋風(fēng)機(jī)控制器，在特定工況下得到的次同步諧振波形如圖4所示。

綜上所述，在本實(shí)用新型實(shí)施例中，通過在電力電子實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)搭建實(shí)時(shí)數(shù)字仿真模型進(jìn)行雙饋風(fēng)機(jī)次同步諧振硬件在環(huán)測(cè)試，與現(xiàn)有采用特征值計(jì)算的方案相比，無需獲取雙饋機(jī)組詳細(xì)的參數(shù)，即可利用電力電子實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)和所連接的待測(cè)雙饋風(fēng)機(jī)控制器進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真，分析雙饋風(fēng)機(jī)次同步諧振。

在本實(shí)用新型實(shí)施例中，將數(shù)字仿真與實(shí)際待測(cè)雙饋風(fēng)機(jī)控制器相結(jié)合，與現(xiàn)有采用時(shí)域仿真法測(cè)量雙饋風(fēng)機(jī)數(shù)字模型的次同步諧振相比，數(shù)字仿真模型可以根據(jù)不同廠家進(jìn)行差異化設(shè)計(jì)，并且不但適用于經(jīng)典的雙饋風(fēng)機(jī)模型，而且考慮實(shí)際存在的電網(wǎng)、風(fēng)電場(chǎng)設(shè)備、及雙饋風(fēng)機(jī)設(shè)備等環(huán)節(jié)，可以使測(cè)試結(jié)果更加準(zhǔn)確；并且考慮了實(shí)際雙饋風(fēng)機(jī)控制器的影響，可以使測(cè)試過程更接近工程實(shí)際，提升對(duì)工程實(shí)際的指導(dǎo)意義。

以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例而已，并不用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。