直驱风机01型-标准封装模型-v2

元件介绍

在直驱风机01型-平均模型-标准模型-v2的基础上，进行元件封装和倍乘等值，增加功率参考值控制，建立潮流初始化模型，形成直驱风机01型-标准封装模型-v2。

使用方法说明

适用场景

元件支持单机或接入大规模电力系统算例的仿真测试，适用于以下分析场景：

风速变化响应测试
高低电压穿越测试
风机控制策略验证
不同电网强度下的风机运行特性分析
考虑系统功角、频率、电压的电网稳定性分析
高比例新能源接入下的系统支撑能力评估

适用范围

可稳定运行的风速范围：8-25m/s
建议步长范围：1-50μs
高低压穿越成功的短路比≥1.5

功能概述

电压穿越控制详细参数、变流器PI控制参数、初始风速等参数均开放可调
支持网侧、机侧变流器控制中dq轴电流优先模式的切换
高低电压穿越判断、脱网保护控制可切换启用/禁用状态

算例介绍

直驱风机01型-标准封装模型-v2由电气主拓扑、风轮机及桨距角控制、机侧变流器控制、网侧变流器控制、电压穿越状态判断模块、电压控制模块以及电压穿越故障阻抗等模块组成。
与直驱风机01型-平均模型-标准模型-v2相比，主要有以下不同：

元件封装：将模型进行封装，并在升压变压器高压侧添加与外部相连的模块端口
倍乘等值：按设备额定容量、并联数量变化倍数，线性缩放电阻、电感、电容等参数，并保持电压、电流标幺值不变（有名值需要折算），在简化模型规模的同时，使等效模型在并网点呈现与真实多机系统相似的功率输出和动态响应，从而满足系统级稳定性分析的需求
功率参考值控制：在机侧变流器控制d轴外环PI控制（并网点有功功率控制）和网侧变流器控制q轴外环PI控制（并网点无功功率控制）处，新增功率参考值控制方式，实现直驱风机01型-标准封装模型暂态仿真稳态时的输出功率与潮流计算结果一致

电气主拓扑由永磁同步发电机、交流滤波器、Chopper斩波电路、等效受控电压源/电流源建模的变流器、升压变压器及单元测试组成。

风轮机及桨距角控制由风力机模块、桨距角控制模块、转矩控制模块等机械部分组成，这些模块的功能为捕获风功率、调节桨距角、实现最大功率追踪。

机侧变流器控制由锁相环、Park变换、机侧dq轴内外环控制、机侧dq轴电流限幅值计算、机侧电压控制信号逆Park变换与输出机侧变流器控制信号等部分组成，实现对机侧交流电压、并网点处输出有功功率的控制。

网侧变流器控制与机侧变流器控制的组成类似，用来实现对直流电压、并网点处输出无功功率的控制。

算例仿真测试

在CSEE-CLV中加入直驱风机01型-标准封装模型-v2进行测试，仿真结果表明封装模型可以按照潮流计算结果进行暂态初始化，故障期间进入低电压穿越，并触发相应的电压保护脱网控制，验证了模型的正确性。

模型地址

点击打开模型地址：直驱风机01型-标准封装模型-v2

附录

参数

永磁同步电机参数组

永磁同步电机PMSG相关参数

参数名	键名	类型 [单位]	描述
单台风机额定容量	`Sbase_PM`	实数 [MVA]	单台风机额定容量
额定线电压有效值	`Vbase_PM`	实数 [kV]	风机额定线电压有效值
额定频率	`Freq_PM`	实数 [Hz]	PMSG额定电气频率
定子绕组电阻	`Rs_PM`	实数 [p.u.]	定子绕组电阻
定子绕组漏电抗	`Xlr_PM`	实数 [p.u.]	定子绕组漏电抗
定子d轴电抗	`Xld_PM`	实数 [p.u.]	定子d轴电抗
定子q轴电抗	`Xlq_PM`	实数 [p.u.]	定子q轴电抗
d轴阻尼绕组电阻	`Rldd_PM`	实数 [p.u.]	d轴阻尼绕组电阻
d轴阻尼绕组漏电抗	`Xldd_PM`	实数 [p.u.]	d轴阻尼绕组漏电抗
q轴阻尼绕组电阻	`Rlqd_PM`	实数 [p.u.]	q轴阻尼绕组电阻
q轴阻尼绕组漏电抗	`Xlqd_PM`	实数 [p.u.]	q轴阻尼绕组漏电抗
磁场强度	`Ms_PM`	实数 [p.u.]	磁场强度
转子惯性时间常数	`Tj_PM`	实数 [s]	转子惯性时间常数
机械阻尼时间常数	`Dm_PM`	实数 [p.u.]	机械阻尼时间常数

风力机参数组

风力机WindTurbine相关参数

参数名	键名	类型 [单位]	描述
基准有功功率	`Pbase_WT`	实数 [MW]	基准有功功率
风轮机叶片半径	`Radturb_WT`	实数 [m]	风轮机叶片半径
风轮机额定转速下的涡轮转速	`Vrotnom_WT`	实数 [rpm]	风轮机额定转速下的涡轮转速
最大桨距角	`Pitchmax_WT`	实数 [deg]	最大桨距角
最小桨距角	`Pitchmin_WT`	实数 [deg]	最小桨距角
参考机械速度	`Wref_WT`	实数 [p.u.]	参考机械速度
切入风速	`VwCutIn_WT`	实数 [m/s]	切入风速
切出风速	`VwCutOut_WT`	实数 [m/s]	切出风速
Pitch比例增益系数	`KpPitch_WT`	实数 [p.u.]	Pitch比例增益系数
Pitch积分时间常数	`TiPitch_WT`	实数 [s]	Pitch积分时间常数
风速	`Vwind_WT`	实数 [m/s]	风速
空气密度	`Rho_WT`	实数 [kg/m3]	空气密度

变流器及其控制参数组

变流器及其控制Converter_and_converter_controller相关参数

参数名	键名	类型 [单位]	描述
直流电压基准值	`Vdcbase_DC`	实数	直流电压基准值
直流母线电容	`Cap_DC`	实数 [μF]	直流母线电容
网侧额定频率	`Freq_GSC`	实数 [Hz]	网侧额定频率
是否启用二极管闭锁	`Dflag_VSC`	布尔	是否启用二极管闭锁
并网点电压滤波器时间常数	`Tv_GSC`	实数 [s]	并网点电压滤波器时间常数（0~1可调）
机侧滤波电感	`L_MSC`	实数 [H]	机侧滤波电感
网侧滤波电感	`L_GSC`	实数 [H]	网侧滤波电感
机侧滤波器截止频率	`FreqCutOff_MSC`	实数 [Hz]	机侧滤波器截止频率
网侧滤波器截止频率	`FreqCutOff_GSC`	实数 [Hz]	网侧滤波器截止频率
机侧最大电流标幺值	`Imaxpu_MSC`	实数 [p.u.]	机侧最大电流标幺值
网侧最大电流标幺值	`Imaxpu_GSC`	实数 [p.u.]	网侧最大电流标幺值
机侧d轴或q轴优先级	`IlimPriority_MSC`	选择	机侧d轴或q轴优先级（0:Iq,1:Id)
网侧d轴或q轴优先级	`IlimPriority_GSC`	选择	网侧d轴或q轴优先级（0:Iq,1:Id)
机侧锁相环比例增益系数	`KpPll_MSC`	实数 [p.u.]	机侧锁相环比例增益系数
机侧锁相环积分增益系数	`KiPll_MSC`	实数 [p.u.]	机侧锁相环积分增益系数
机侧Id控制PI比例增益系数	`KpId_MSC`	实数 [p.u.]	机侧Id控制PI比例增益系数
机侧Id控制PI积分时间常数	`TiId_MSC`	实数 [s]	机侧Id控制PI积分时间常数
机侧Iq控制PI比例增益系数	`KpIq_MSC`	实数 [p.u.]	机侧Iq控制PI比例增益系数
机侧Iq控制PI积分时间常数	`TiIq_MSC`	实数 [s]	机侧Iq控制PI积分时间常数
机侧Vd控制PI比例增益系数	`KpVd_MSC`	实数 [p.u.]	机侧Vd控制PI比例增益系数
机侧Vd控制PI积分时间常数	`TiVd_MSC`	实数 [s]	机侧Vd控制PI积分时间常数
机侧Vq控制PI比例增益系数	`KpVq_MSC`	实数 [p.u.]	机侧Vq控制PI比例增益系数
机侧Vq控制PI积分时间常数	`TiVq_MSC`	实数 [s]	机侧Vq控制PI积分时间常数
网侧锁相环比例增益系数	`KpPll_GSC`	实数 [p.u.]	网侧锁相环比例增益系数
网侧锁相环积分增益系数	`KiPll_GSC`	实数 [p.u.]	网侧锁相环积分增益系数
网侧Id控制PI比例增益系数	`KpId_GSC`	实数 [p.u.]	网侧Id控制PI比例增益系数
网侧Id控制PI积分时间常数	`TiId_GSC`	实数 [s]	网侧Id控制PI积分时间常数
网侧Q控制PI比例增益系数	`KpQ_GSC`	实数 [p.u.]	网侧Q控制PI比例增益系数
网侧Q控制PI积分时间常数	`TiQ_GSC`	实数 [s]	网侧Q控制PI积分时间常数
网侧Iq控制PI比例增益系数	`KpIq_GSC`	实数 [p.u.]	网侧Iq控制PI比例增益系数
网侧Iq控制PI积分时间常数	`TiIq_GSC`	实数 [s]	网侧Iq控制PI积分时间常数
网侧Vd控制PI比例增益系数	`KpVd_GSC`	实数 [p.u.]	网侧Vd控制PI比例增益系数
网侧Vd控制PI积分时间常数	`TiVd_GSC`	实数 [s]	网侧Vd控制PI积分时间常数
网侧Vq控制PI比例增益系数	`KpVq_GSC`	实数 [p.u.]	网侧Vq控制PI比例增益系数
网侧Vq控制PI积分时间常数	`TiVq_GSC`	实数 [s]	网侧Vq控制PI积分时间常数

启动时序参数组

启动时序参数组Start_sequence相关参数

参数名	键名	类型 [单位]	描述
网侧低压母线并网延时	`DBlk`	实数 [s]	网侧低压母线并网延时
网侧变流器启动延时	`DBlk_GSC`	实数 [s]	网侧变流器启动延时
转子侧变流器启动延时	`DBlk_MSC`	实数 [s]	转子侧变流器启动延时
电机转速控制切换至转矩延时	`S2TMode_PM`	实数 [s]	电机转速控制切换至转矩延时

直流斩波器参数组

直流斩波器Chopper_DC相关参数

参数名	键名	类型 [单位]	描述
chopper电路导通电压	`VdcChopOn_DC`	实数 [p.u.]	chopper电路导通电压
chopper电路断开电压	`VdcChopOff_DC`	实数 [p.u.]	chopper电路断开电压

低电压穿越判断

参数名	键名	类型 [单位]	描述
启用低电压穿越判断	`Enable_LV`	布尔	是否启用低电压穿越判断？
进入低穿状态电压值	`VLin_LV`	实数 [p.u.]	进入低电压穿越状态电压值
退出低穿状态电压值	`VLout_LV`	实数 [p.u.]	退出低电压穿越状态电压值
进入低穿延时	`TdlyVLin_LV`	实数 [s]	进入低电压穿越延时
退出低穿延时	`TdlyVLout_LV`	实数 [s]	退出低电压穿越延时

高电压穿越判断

参数名	键名	类型 [单位]	描述
启用高电压穿越判断	`Enable_HV`	布尔	是否启用高电压穿越判断？
进入高穿状态电压值	`VHin_HV`	实数 [p.u.]	进入高电压穿越状态电压值
退出高穿状态电压值	`VHout_HV`	实数 [p.u.]	退出高电压穿越状态电压值
进入高穿延时	`TdlyVHin_HV`	实数 [s]	进入高电压穿越延时
退出高穿延时	`TdlyVHout_HV`	实数 [s]	退出高电压穿越延时

脱网保护控制

参数名	键名	类型 [单位]	描述
是否启用脱网保护控制	`Trip_Enable_VRT`	布尔	是否启用脱网保护控制
脱网后是否再次并网	`Reflag_VRT`	选择	脱网后是否再次并网
低压保护拐点1时刻	`TL1_LV`	实数 [s]	低电压穿越保护曲线拐点1时刻
低压保护拐点1电压值	`VL1_LV`	实数 [p.u.]	低电压穿越保护曲线拐点1电压值
低压保护拐点2时刻	`TL2_LV`	实数 [s]	低电压穿越保护曲线拐点2时刻
低压保护拐点2电压值	`VL2_LV`	实数 [p.u.]	低电压穿越保护曲线拐点2电压值
高压保护拐点1时刻	`TH1_HV`	实数 [s]	高电压穿越保护曲线拐点1时刻
高压保护拐点1电压值	`VH1_HV`	实数 [p.u.]	高电压穿越保护曲线拐点1电压值
高压保护2时刻	`TH2_HV`	实数 [s]	高电压穿越保护曲线拐点2时刻
高压保护2电压值	`VH2_HV`	实数 [p.u.]	高电压穿越保护曲线拐点2电压值

低压穿越期间控制参数

参数名	键名	类型 [单位]	描述
低穿期间有功功率控制标志位	`LVRT_IN_PFLAG`	选择	0-无附加控制；1-指定功率；2-指定电流；3-按穿越前电流；4-低压限有功电流
有功系数	`KP_LV`	实数	有功系数
有功设定值	`Pset_LV`	实数 [p.u.]	有功设定值
有功电流系数1	`K1_Ip_LV`	实数	有功电流系数1
有功电流系数2	`K2_Ip_LV`	实数	有功电流系数2
有功电流设定值	`Ipset_LV`	实数 [p.u.]	有功电流设定值
低压限有功电流电压下阀值	`VZEROX_LV`	实数 [p.u.]	低压限有功电流电压下阀值
低压限有功电流电压上阀值	`VBRKPT_LV`	实数 [p.u.]	低压限有功电流电压上阀值
低压限有功电流上阀值	`IpBRKPT_LV`	实数 [p.u.]	低压限有功电流上阀值
低穿期间无功功率控制标志位	`LVRT_IN_QFLAG`	选择	0-无附加控制；1-指定功率；2-指定电流
低电压穿越期间无功系数	`KQ_LV`	实数	低电压穿越期间无功系数
低电压穿越期间无功设定值	`Qset_LV`	实数 [p.u.]	低电压穿越期间无功设定值
无功电流系数1	`K1_Iq_LV`	实数	无功电流系数1
无功电流系数2	`K2_Iq_LV`	实数	无功电流系数2
无功电流设定值	`Iqset_LV`	实数 [p.u.]	无功电流设定值

低压穿越结束初始时刻

参数名	键名	类型 [单位]	描述
有功电流穿越恢复起始点标志位	`Ip_LVREC0_FLAG`	选择	0-无附加控制；1-按初始有功电流百分比； 2-按穿越期间有功电流； 3-按穿越期间功率
初始有功电流百分比系数	`KIp_LVREC0_LV`	实数	初始有功电流百分比系数
有功电流设定值	`Ipset_LVREC0_LV`	实数 [p.u.]	有功电流设定值
电流维持时间	`TLVRT_RECOVER0_LV`	实数 [s]	电流维持时间
无功电流穿越恢复起始点标志位	`Iq_LVREC0_FLAG`	选择	0-无附加控制；1-按初始无功电流百分比； 2-按穿越期间无功电流百分比； 3-按穿越期间功率
穿越期间无功电流百分比系数	`KIq_LVREC0_LV`	实数	穿越期间无功电流百分比系数
无功电流设定值	`Iqset_LVREC0_LV`	实数 [p.u.]	无功电流设定值

高压穿越期间控制参数

参数名	键名	类型 [单位]	描述
高穿期间有功功率控制标志位	`HVRT_IN_PFLAG`	选择	0，无附加控制；1，指定功率；2，指定电流；3，按穿越前电流
高电压穿越期间有功系数	`KP_HV`	实数	高电压穿越期间有功系数
高电压穿越期间有功设定值	`Pset_HV`	实数 [p.u.]	高电压穿越期间有功设定值
有功电流系数 1	`K1_Ip_HV`	实数	有功电流系数 1
有功电流系数 2	`K2_Ip_HV`	实数	有功电流系数 2
有功电流设定值	`Ipset_HV`	实数 [p.u.]	有功电流设定值
高穿期间无功功率控制标志位	`HVRT_IN_QFLAG`	选择	0，无附加控制；1，指定功率；2，指定电流
无功功率系数	`KQ_HV`	实数	无功功率系数
无功功率设定值	`Qset_HV`	实数 [p.u.]	无功功率设定值
无功电流系数 1	`K1_Iq_HV`	实数	无功电流系数 1
无功电流系数 2	`K2_Iq_HV`	实数	无功电流系数 2
无功电流设定值	`Iqset_HV`	实数 [p.u.]	无功电流设定值

高压穿越结束初始时刻

参数名	键名	类型 [单位]	描述
有功电流穿越恢复起始点标志位	`Ip_HVREC0_FLAG`	选择	0-无附加控制 1-按初始功率百分比 2-按穿越期间有功电流 3-按穿越期间功率
初始有功电流百分比系数	`KIp_HVREC0_HV`	实数	初始有功电流百分比系数
有功电流设定值	`Ipset_HVREC0_HV`	实数 [p.u.]	有功电流设定值
电流维持时间	`THVRT_RECOVER0_HV`	实数 [s]	电流维持时间
无功电流穿越恢复起始点标志位	`Iq_HVREC0_FLAG`	选择	0 无附加控制；1 按初始无功电流；2 按穿越期间无功电流百分比；3 按穿越期间功率
故障期间无功电流百分比系数	`KIq_HVREC0_HV`	实数	故障期间无功电流百分比系数
无功电流设定值	`Iqset_HVREC0_HV`	实数 [p.u.]	无功电流设定值

穿越恢复控制

参数名	键名	类型 [单位]	描述
电压穿越恢复有功电流指令计算方式	`VRT_RECOVER_PFLAG`	选择	0，无附加控制； 1，定斜率；2，按惯性曲线
定斜率	`dIp_RECOVER_max_VRT`	实数 [p.u./s]	定斜率
惯性曲线	`Tcons_Precover_VRT`	实数 [s]	惯性曲线
电压穿越恢复无功电流指令计算方式	`VRT_RECOVER_QFLAG`	选择	0，无附加控制； 1，定斜率；2，按惯性曲线
定斜率	`dIq_RECOVER_max_VRT`	实数 [p.u./s]	定斜率
惯性曲线	`Tcons_Qrecover_VRT`	实数 [s]	惯性曲线

功率参数

参数名	键名	类型 [单位]	描述
风电场额定容量	`Sbase`	实数 [MVA]	风电场额定容量
功率控制方式	`Pctrl_mode`	选择	功率控制方式
有功功率指令	`P_cmd`	实数 [MW]	有功功率指令
无功功率指令	`Q_cmd`	实数 [MVar]	无功功率指令

电网系统参数

参数名	键名	类型 [单位]	描述
并网点电压有效值	`VLL_Gr`	实数 [kV]	并网点电压有效值
并网点电压幅值	`Vm_Gr`	实数 [p.u.]	并网点电压幅值
电压初始相位	`Init_Phase`	实数 [Deg]	电压初始相位
启动时间	`Startup_Time`	实数 [s]	启动时间

Power Flow Data

参数名	键名	类型 [单位]	描述
Bus Type	`BusType`	选择	节点类型
Injected Active Power	`pf_P`	实数 [MW]	节点注入有功功率
Injected Reactive Power	`pf_Q`	实数 [MVar]	节点注入无功功率
Bus Voltage Magnitude	`pf_V`	实数 [p.u.]	母线电压幅值
Bus Voltage Angle	`pf_Theta`	实数 [Deg]	母线电压相位
Lower Voltage Limit	`pf_Vmin`	实数 [p.u.]	母线电压下限
Upper Voltage Limit	`pf_Vmax`	实数 [p.u.]	母线电压上限
Lower Reactive Power Limit	`pf_Qmin`	实数 [MVar]	无功功率下限
Upper Reactive Power Limit	`pf_Qmax`	实数 [MVar]	无功功率上限

Monitoring

参数名	键名	类型 [单位]	描述
直驱风机风场名称	`PMSG_Name`	文本	直驱风机风场名称（用于输出电压穿越相关事件日志）
输出有功功率（MW）	`P_WT`	虚拟引脚（输出）	输出有功功率（MW）
输出无功功率（MVar）	`Q_WT`	虚拟引脚（输出）	输出无功功率（MVar）
电压穿越状态	`State_PMSG`	虚拟引脚（输出）	电压穿越状态（±3:高低电压穿越失败；±2:高低电压穿越阶段； ±1:高低电压恢复阶段；0:正常运行）

测试单元参数

参数名	键名	类型 [单位]	描述
UnitTest	`UnitTest`	布尔	单元测试开关，打开时接入外部测试电路。
电压穿越类型	`Fault_VRT`	选择	电压穿越类型
系统短路比	`SCR`	实数	系统短路比
系统阻抗比	`XR`	实数	系统阻抗比

引脚

引脚名	键名	类型	维度	描述
AC	`0`	电气	`3` × `1`	AC

元件介绍​

使用方法说明​

适用场景​

适用范围​

功能概述​

算例介绍​

算例仿真测试​

模型地址​

附录​

参数​

永磁同步电机参数组​

风力机参数组​

变流器及其控制参数组​

启动时序参数组​

直流斩波器参数组​

低电压穿越判断​

高电压穿越判断​

脱网保护控制​

低压穿越期间控制参数​

低压穿越结束初始时刻​

高压穿越期间控制参数​

高压穿越结束初始时刻​

穿越恢复控制​

功率参数​

电网系统参数​

Power Flow Data​

Monitoring​

测试单元参数​

引脚​