降低雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)的網(wǎng)損微增率方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)的能量傳輸領(lǐng)域，具體是涉及一種降低雙饋感應(yīng)風(fēng)電 機(jī)組并網(wǎng)的網(wǎng)損微增率方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，運(yùn)用較多的是異步風(fēng)電機(jī)組、雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組等。由于 雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)轉(zhuǎn)子獨(dú)立供電，具有一定的無功調(diào)節(jié)能力，且在一定程度上能靈活控制功 率，成本較低，因此得到了廣泛的應(yīng)用。
[0003] 由于風(fēng)能具有很大的隨機(jī)性，所以導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電也具有很大的隨機(jī)性與不穩(wěn)定 性。雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)并網(wǎng)之后，會(huì)引起很多復(fù)雜的問題。選擇一個(gè)合適的并網(wǎng)點(diǎn)對(duì)于大規(guī)模 風(fēng)電輸送具有至關(guān)重要的意義。
[0004] 現(xiàn)有的算法僅僅考慮接入點(diǎn)節(jié)點(diǎn)電壓和系統(tǒng)頻率隨時(shí)間的波動(dòng)，從而確立接入點(diǎn) 位置，此類算法沒有將風(fēng)速對(duì)于接入點(diǎn)節(jié)點(diǎn)電壓以及網(wǎng)損微增率的影響考慮在內(nèi)，因而確 定的接入點(diǎn)并不是最佳接入點(diǎn)，網(wǎng)損微增率以及電壓波動(dòng)較大，從而導(dǎo)致輸電損耗較大，這 對(duì)于實(shí)現(xiàn)后續(xù)的能量輸送效率最大化是不夠的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服上述【背景技術(shù)】的不足，提供一種降低雙饋感 應(yīng)風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)的網(wǎng)損微增率方法，能夠綜合能量的角度來確定最優(yōu)接入點(diǎn)，從而提高輸 電效率。
[0006] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，一種降低雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)的網(wǎng) 損微增率方法，包括以下步驟： (1) 建立雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組潮流模型； (2) 計(jì)算雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組潮流模型在MPPT方式下，在不同接入點(diǎn)的網(wǎng)損微增率及節(jié) 點(diǎn)電壓； (3) 綜合比較步驟(2)所得到的結(jié)果，確定網(wǎng)損微增率最小和節(jié)點(diǎn)電壓最穩(wěn)定的點(diǎn)為最 佳接入點(diǎn)。
[0007] 進(jìn)一步，步驟(1)中，建立雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組潮流模型的具體過程如下： (1-1)建立風(fēng)力機(jī)機(jī)械功率模型：確定風(fēng)力機(jī)捕捉的機(jī)械功率與風(fēng)速Pr之間的關(guān) 系
，其中，於為空氣密度，及一為風(fēng)力機(jī)的掃風(fēng)面積，_為風(fēng)速， 為風(fēng)能轉(zhuǎn)換系數(shù)； 的表達(dá)式為 其中，為系數(shù)項(xiàng)Λ為中間變量，為葉尖速比，，為風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速;結(jié)合雙饋感 應(yīng)風(fēng)電機(jī)典型有功特性曲線圖確保雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)工作在MPPT方式下； (1-2)結(jié)合雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)的結(jié)構(gòu)圖以及等值電路圖確定雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)功率平衡方 程以及轉(zhuǎn)矩平衡方程;功率平衡方程如下： 對(duì)于電網(wǎng)的功率平衡：
式中AB為有功功率差值，_為雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)發(fā)出的有功功率，%為定子節(jié)點(diǎn)到 勵(lì)磁回路消耗的有功功率，為定子節(jié)點(diǎn)到變流器消耗的有功功率；Μ:為無功功率差 值，為雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)發(fā)出的無功功率，:?為定子節(jié)點(diǎn)到勵(lì)磁回路消耗的無功功率， 為定子節(jié)點(diǎn)到變流器消耗的無功功率； 對(duì)于勵(lì)磁回路的功率平衡：
式中A為勵(lì)磁回路的有功功率差值為勵(lì)磁回路到定子的有功功率，％為勵(lì)磁 回路到轉(zhuǎn)子的有功功率；勵(lì)磁回路的無功功率差值，1?勵(lì)磁回路到定子的無功功 率，為勵(lì)磁回路到轉(zhuǎn)子的無功功率； 對(duì)于變流器的功率平衡：
式中_為變流器的有功功率差值，I為變流器到定子的有功功率，?:為轉(zhuǎn)子到勵(lì) 磁回路的有功功率;%變流器的無功功率差值，為變流器的額定無功功率，1?*為變 流器到轉(zhuǎn)子的無功功率； 轉(zhuǎn)矩平衡方程如下：
式中AT為轉(zhuǎn)矩差，為雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)的額定功率，S為轉(zhuǎn)差率，4為雙饋感應(yīng)風(fēng)電 機(jī)的電磁功率； (1-3)在傳統(tǒng)的潮流模型的基礎(chǔ)上，將(1-2)中的功率平衡方程以及轉(zhuǎn)矩平衡方程作為 約束條件，得到修正之后的雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組潮流模型；
式中A表示電網(wǎng)有功功率變化量，表示電網(wǎng)無功功率變化量，表示勵(lì)磁 回路的有功功率差值;表示勵(lì)磁回路的無功功率差值；農(nóng)示變流器的有功功率差 值;%表示變流器的無功功率差值;g表示有功功率差值；M表示無功功率差值;ΔΓ 表示轉(zhuǎn)矩差;iT，AT，￡;-和，為系數(shù)矩陣中的參數(shù):表示系統(tǒng)相角差，4?表示電網(wǎng) 電壓差，為勵(lì)磁回路相角差，AOe為勵(lì)磁回路電壓差，表示變流器相角差，&%為 變流器電壓差，表示定子相角差，力拓為定子電壓差，表示轉(zhuǎn)子電壓差。
[0008] 進(jìn)一步，步驟(2)中，計(jì)算雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組潮流模型在MPPT方式下，在不同接入 點(diǎn)的網(wǎng)損微增率及節(jié)點(diǎn)電壓的具體過程如下： (2-1)推導(dǎo)出整體網(wǎng)絡(luò)損耗的表達(dá)式
，其中，_:表示有
功網(wǎng)損，G分別表示節(jié)點(diǎn)i，j的電壓，《%表示節(jié)點(diǎn)i，j之間的導(dǎo)納，表示節(jié)點(diǎn)i，j 之間的相位角； (2-2)得到網(wǎng)絡(luò)損耗關(guān)于節(jié)點(diǎn)電壓的靈敏度 ；式中， PA|J eiAP _表示網(wǎng)絡(luò)損耗關(guān)于節(jié)點(diǎn)電壓的靈敏度，^表示有功網(wǎng)損對(duì)相位角求導(dǎo)數(shù)，^表 - m m 示有功網(wǎng)損對(duì)節(jié)點(diǎn)電壓求導(dǎo)數(shù)，.A政表示相角微增量，:Α?/_表示電壓微增量；
(2-3)得出網(wǎng)損微增率的計(jì)算表達(dá)式： ；式中，^ dP 表示網(wǎng)損微增率，《，友,Jp和:i為系數(shù)矩陣的參數(shù)，^為有功功率對(duì)相角的增量，S m m 為有功功率對(duì)電壓的增量； (2-4 )通過節(jié)點(diǎn)電壓表達(dá)式，計(jì)算得到各節(jié)點(diǎn)電壓;式中，_輯.:表示計(jì)算 得到的節(jié)點(diǎn)電壓，:f/表示對(duì)潮流模型進(jìn)行計(jì)算前該節(jié)點(diǎn)的電壓，為已知量，為計(jì)算得到 的電壓變化量。
[0009] 進(jìn)一步，步驟(2-2)中，網(wǎng)絡(luò)損耗關(guān)于節(jié)點(diǎn)電壓的靈敏度生成方法為： 由步驟(2-1)中的表達(dá)式分別對(duì)g和f/t米導(dǎo)，k為任一節(jié)點(diǎn)標(biāo)號(hào)，$表示標(biāo)號(hào)為k的節(jié) 點(diǎn)功率角,:?表示標(biāo)號(hào)為k的節(jié)點(diǎn)電壓，得到
以石
， 寫成矩陣形式，得到網(wǎng)絡(luò)損耗關(guān)于節(jié)點(diǎn)電壓的靈敏度表達(dá)式
[0010] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下:在雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組中，除考慮電壓和頻率 隨時(shí)間的波動(dòng)外，還考慮風(fēng)速對(duì)于接入點(diǎn)節(jié)點(diǎn)電壓以及網(wǎng)損微增率的影響，使雙饋感應(yīng)風(fēng) 電機(jī)組潮流模型工作在MPPT(最大功率點(diǎn)跟蹤)方式下，在此基礎(chǔ)上，建立網(wǎng)損微增率和接 入點(diǎn)節(jié)點(diǎn)電壓關(guān)于風(fēng)速的一個(gè)模型，根據(jù)不同接入點(diǎn)下的網(wǎng)損微增率以及節(jié)點(diǎn)電壓隨風(fēng)速 的相對(duì)變化情況，探究最佳接入點(diǎn)的位置，在雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)并網(wǎng)之后，盡可能的獲得較小 的網(wǎng)損微增率以及電壓波動(dòng)，從而提高輸電的效率;本發(fā)明將網(wǎng)絡(luò)損耗關(guān)于節(jié)點(diǎn)電壓的靈 敏度和節(jié)點(diǎn)電壓統(tǒng)一考慮在算法內(nèi)，不用單獨(dú)分析，擺脫傳統(tǒng)算法判據(jù)單一化的限制，能夠 綜合能量的角度來確定最優(yōu)接入點(diǎn);本發(fā)明算法簡單，在實(shí)際工程中非常實(shí)用。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0013] 本實(shí)施例包括以下步驟： (1) 建立雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組潮流模型； (2) 計(jì)算雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組潮流模型在MPPT(最大功率點(diǎn)跟蹤)方式下，在不同接入點(diǎn) 的網(wǎng)損微增率及節(jié)點(diǎn)電壓； (3) 綜合比較步驟(2)所得到的結(jié)果，確定網(wǎng)損微增率最小和節(jié)點(diǎn)電壓最穩(wěn)定的點(diǎn)為最 佳接入點(diǎn)。
[0014] 步驟(1)中，建立雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組潮流模型的具體過程如下： (1-1)建立風(fēng)力機(jī)機(jī)械功率模型：確定風(fēng)力機(jī)捕捉的機(jī)械功率盡與風(fēng)速^之間的關(guān) 系，
，其中，，為空氣密度，及一為風(fēng)力機(jī)的掃風(fēng)面積，&為風(fēng)速， ^為風(fēng)能轉(zhuǎn)換系數(shù)； 的表達(dá)式關(guān) 其中C1~:?為系數(shù)項(xiàng)，為為中間變量，4為葉尖速比，&為風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速;結(jié)合雙饋 感應(yīng)風(fēng)電機(jī)典型有功特性曲線圖確保雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)工作在MPPT方式下； (1-2)結(jié)合雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)的結(jié)構(gòu)圖以及等值電路圖確定雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)功率平衡方 程以及轉(zhuǎn)矩平衡方程;功率平衡方程如下： 對(duì)于電網(wǎng)的功率平衡：
式中_為有功功率差值，^為雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)發(fā)出的有功功率,?:為定子節(jié)點(diǎn)到 勵(lì)磁回路消耗的有功功率，^為定子節(jié)點(diǎn)到變流器消耗的有功功率；_.為無功功率差 值，_為雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)發(fā)出的無功功率，:??為定子節(jié)點(diǎn)到勵(lì)磁回路消耗的無功功率， 為定子節(jié)點(diǎn)到變流器消耗的無功功率； 對(duì)于勵(lì)磁回路的功率平衡：
式中^>為勵(lì)磁回路的有功功率差值，％:為勵(lì)磁回路到定子的有功功率，％:為勵(lì)磁 回路到轉(zhuǎn)子的有功功率；勵(lì)磁回路的無功功率差值，^為勵(lì)磁回路到定子的無功功 率，^為勵(lì)磁回路到轉(zhuǎn)子的無功功率； 對(duì)于變流器的功率平衡：
式中@為變流器的有功功率差值，^為變流器到定子的有功功率，為轉(zhuǎn)子到勵(lì) 磁回路的有功功率;_變流器的無功功率差值，為變流器的額定無功功率，?為變 流器到轉(zhuǎn)子的無功功率； 轉(zhuǎn)矩平衡方程如下：
式中AT為轉(zhuǎn)矩差，#為雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)的額定功率，?為轉(zhuǎn)差率，4為雙饋感應(yīng)風(fēng)電 機(jī)的電磁功率； (1-3)在傳統(tǒng)的潮流模型的基礎(chǔ)上，將(1-2)中的功率平衡方程以及轉(zhuǎn)矩平衡方程作為 約束條件，得到修正之后的雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組潮流模型；
式中A表示電網(wǎng)有功功率變化量，表示電網(wǎng)無功功率變化量，表示勵(lì)磁 回路的有功功率差值;表示勵(lì)磁回路的無功功率差值；農(nóng)示變流器的有功功率差 值;%表示變流器的無功功率差值;g表示有功功率差值；M表示無功功率差值;ΔΓ 表示轉(zhuǎn)矩差;JT，ir，i：'和為系數(shù)矩陣中