一种风电机组电压源仿真组件的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及新能源发电领域，具体涉及一种风电机组电压源仿真组件。
【背景技术】
[0002] 电网的规划设计及调度运行均以大容量同步发电机的特性为基础，如火力发电和 水力发电等。但是风力发电机组与传统同步发电机相比容量小、数量多，并且风电机组的高 可控性导致不同厂家甚至是同一厂家不同型号风电机组的动态特性差异较大。随着风力发 电在电网中渗透率的不断增加，风电并网的安全稳定运行问题也日益突出。为了辅助风力 发电并网的规划设计和调度运行，需要深入研究和全面评价风力发电的并网特性及其与并 网标准的符合性。但是无论以风电场形式还是以分布式形式，风力发电的并网特性都无法 全部通过测试手段获得，尤其是故障穿越特性，因此需要通过仿真手段对风力发电的并网 特性进行仿真模拟。风电机组作为风力发电的关键单元，其仿真模型的准确性对风电并网 仿真结果的真实性和可信性有重要的影响。并且风电并网仿真所涉及的风电机组数量多、 电网结构复杂，对风电机组模型的仿真效率有较高的要求。因此，一种适用于风电并网仿真 的准确、高效的仿真模型架构是风电机组建模的基础。
[0003] 风电机组是技术成熟和组成复杂的发电设备，涵盖机械、机电、电气、电磁、电子等
技术领域。目前通用的风电机组技术类型可分为4类，包括定速风电机组、可变转子电阻风 电机组、双馈风电机组、全功率变频风电机组。由于不同风电机组技术的实现原理和结构不 同，一般针对4类风电机组分别根据特定的模型架构进行建模，易造成此类模型架构的通 用性和可扩展性较差。并且一般风电机组仿真模型架构对风电机组涉网保护没有根据电网 仿真需求做明确的界定，不适用于风电并网仿真的要求。 【实用新型内容】
[0004] 有鉴于此，本实用新型提供的一种风电机组电压源仿真组件，以弥补现有技术的 不足。
[0005] 本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
[0006] -种风电机组电压源仿真组件，所述组件包括风力机模拟器、变桨模拟器、轴系传 动轴模拟器、控制组件、保护单元和电压源单元；
[0007] 所述风力机模拟器分别连接所述轴系传动轴模拟器和变桨模拟器；
[0008] 所述控制组件分别连接所述变桨模拟器、轴系传动轴模拟器、保护单元和所述电 压源单元；
[0009] 所述轴系传动轴模拟器与所述保护单元连接。
[0010] 优选的，所述风力机模拟器上设置有风速模拟器及风能转换器；
[0011] 所述风速模拟器与所述轴系传动轴模拟器连接。
[0012] 优选的，所述变桨模拟器上安装有电动叶片变桨模拟器和液压叶片变桨模拟器；
[0013] 所述电动叶片变桨模拟器和液压叶片变桨模拟器均连接所述风力机模拟器和所 述控制组件。
[0014] 优选的，所述轴系传动轴模拟器上设有发电机功率测试机和风力机转速测试机；
[0015] 所述发电机功率测试机与所述风速模拟器连接；
[0016] 所述风力机转速测试机与所述控制组件连接；
[0017] 所述发电机功率测试机和风力机转速测试机均与所述保护单元连接。
[0018] 优选的，所述控制组件包括风电机组控制器组、发电机组和电压向量计算器；
[0019] 所述风电机组控制器组与所述变桨模拟器连接；
[0020] 所述发电机组与所述轴系传动轴模拟器连接；
[0021 ] 所述电压向量计算器与所述电压源单元连接。
[0022] 优选的，所述风电机组控制器组包括依次连接的主控制器、变流器控制器和变桨 控制器；
[0023] 所述主控制器和变流器控制器为一体化设计；
[0024] 所述变桨控制器与所述变桨模拟器连接。
[0025] 优选的，所述发电机组包括发电机模拟器和发电机转子模拟器；
[0026] 所述发电机模拟器和发电机转子模拟器均与所述轴系传动轴模拟器连接。
[0027] 优选的，所述保护单元包括触发保护模拟器；所述触发保护模拟器与所述风电机 组的并网断路器连接。
[0028] 优选的，所述电压源单元包括串联的受控电压源和等效阻抗。
[0029] 从上述的技术方案可以看出，本实用新型提供了一种风电机组电压源仿真组件， 包括风力机模拟器、变桨模拟器、轴系传动轴模拟器、控制组件、保护单元和电压源单元；风 力机模拟器分别连接轴系传动轴模拟器和变桨模拟器；控制组件分别连接变桨模拟器、轴 系传动轴模拟器、保护单元和电压源单元；轴系传动轴模拟器与保护单元连接。本实用新型 提出的组件灵活、开放、可维护性好且可扩展性好；适用于空间尺度上多机组数量、复杂电 网结构的仿真环境需求，适用于时间尺度上自毫秒级至秒级大范围跨度的仿真步长需求， 同时适用于所有主流风电机组类型及其典型控制特性、涉网保护特性的仿真实现需求，并 且其不受限于仿真软件平台，准确且高效的实现跨软件平台的参数兼容。
[0030] 与最接近的现有技术比，本实用新型提供的技术方案具有以下优异效果：
[0031] 1、本实用新型所提供的技术方案，风力机模拟器、变桨模拟器、轴系传动轴模拟 器、控制组件、保护单元和电压源单元；风力机模拟器分别连接轴系传动轴模拟器和变桨模 拟器；控制组件分别连接变桨模拟器、轴系传动轴模拟器、保护单元和电压源单元；轴系传 动轴模拟器与保护单元连接的设置，能够准确且高效的适用于时间尺度上自毫秒级至秒级 大范围跨度的仿真步长需求，同时适用于所有主流风电机组类型及其典型控制特性、涉网 保护特性的仿真实现需求，并且其不受限于仿真软件平台。
[0032] 2、本实用新型所提供的技术方案，适用于空间尺度上多机组数量、复杂电网结构 的仿真环境需求，适用于时间尺度上自毫秒级至秒级大范围跨度的仿真步长需求，同时适 用于所有主流风电机组类型及其典型控制特性、涉网保护特性的仿真实现需求，并且模型 架构不受限于仿真软件平台，可准确且高效地实现跨软件平台的参数兼容。本专利提出的 模型架构相比现有模型架构具有灵活、开放，可维护性和可扩展性好的特点。
[0033] 3、本实用新型提供的技术方案，应用广泛，具有显著的社会效益和经济效益。
【附图说明】
[0034] 图1是本实用新型的一种风电机组电压源仿真组件的结构示意图；
[0035] 图2是本实用新型的仿真组件的应用例的风力机模拟器的示意图；
[0036] 图3是本实用新型的仿真组件的应用例的变桨模拟器的示意图；
[0037] 图4是本实用新型的仿真组件的应用例的轴系传动轴模拟器的示意图；
[0038] 图5是本实用新型的仿真组件的应用例的轴系机械模块的示意图；
[0039] 图6是本实用新型的仿真组件的应用例的控制组件的示意图；
[0040] 图7是本实用新型的仿真组件的应用例的风电机组控制器子模块的示意图；
[0041] 图8是本实用新型的仿真组件的应用例的电压源单元的示意图。
[0042] 其中，1-风力机模拟器、101-风速模拟器、102-风能转换器、2-变桨模拟器、 201-电动叶片变桨模拟器、202-液压叶片变桨模拟器、3-轴系传动轴模拟器、301-发电机 功率测试机、302-风力机转速测试机、4-控制组件、5-保护单元、501-触发保护模拟器、 6_电压源单元、601-受控电压源、602-等效阻抗、7-风电机组控制器组、701-主控制器、 702-变流器控制器、703-变桨控制器、8-发电机组、801-发电机模拟器、802-发电机转子模 拟器、9-电压向量计算