本发明涉及一种构网型风机的仿真方法，具体为一种构网型风机并网主动惯量支撑控制参数优化确定方法。
背景技术：
1、
2、我国大部分已投运的常规风电机组为跟网型风机，采用锁相环跟踪其交流母线电压的相位角从而保持与电网同步，呈现电流源特征，无法实现自治组网，缺乏主动支撑能力，适用于以同步机为主导的强电网环境，不能孤岛运行。构网型风机又名电压源型风机，相较于常规的跟网型，构网型风机通过模拟同步发电机组转子运动方程，对外呈现电压源控制和自同步电网特性，直接控制其输出电压幅值和相位，能支撑电网频率及电压稳定，并对系统提供惯量及阻尼支撑，具备孤岛运行能力，适用于强度弱、惯量低的高比例新能源电力系统，使其在规模化利用后能够大幅提高风电在电力系统中的占比，且充分发挥在电力系统中的支撑作用。
3、新能源不断接入导致局部电网越来越弱，随着新能源基地建设逐步向沙戈荒、深远海地区推进，在部分弱电网区域，亟需新能源通过构网型并网控制参与电网构建，维持交流电网电压和频率，保障沙戈荒、深远海地区大规模新能源安全稳定送出。构网型风机能够在弱电网环境下实现新能源场站与电网的耦合稳定性，可显著提高新能源接入弱电网的电压、频率等稳定支撑能力，大幅提升风电大基地项目输电通道的安全稳定送电能力。构网型风机的建设是解决高比例新能源电网安全稳定运行难题、构建高比例新能源电力系统的有效途径，也是提升电网支撑能力的重要手段。
4、构网型风机可提升电网支撑能力，关于构网型风机的主动惯量支撑控制方法，无论是采用基于频率响应的附加功率给定控制方法，还是基于虚拟同步机(vsg)的电压源型控制方法。均需要确定控制策略的重要特性参数，例如风机在mppt、转速恒定区、功率恒定区的可调功率变化量上下限的限值，进行惯量支撑的短时时间，以及退出惯量支撑时减缓电网频率二次波动所采取的控制策略的具体控制参数。以上工作需要通过仿真进行，但目前部分学者和专家的仿真验证是使用非实时的离线计算机仿真软件进行，离线仿真无法实时对仿真系统进行实验验证。部分学者和专家的仿真验证通过电力系统实时仿真进行，如通过rtds实时数字仿真系统进行。
5、风电机组是一个包多时间尺度强耦合的复杂动力学系统，时间上包括较慢的气动特性及很快的电磁暂态，风力发电系统的模型包括风场模型、机械模型、气动模型与电气模型，此外还有包括气弹耦合、机电耦合以及机械模态之间的耦合。然而绝大部分学者和专家在构网型风机并网主动惯量支撑控制参数优化仿真和验证时侧重关于风机的电气模型，即进行电磁暂态方面的研究，并采用单一的电力系统仿真软件实现。对气动、机械、风场模型采取了简化措施，并将简化模型运行在rtds实时数字仿真系统。但常用电力系统仿真软件中采用的气动机械模型不够精细化，进而造成仿真结果的误差。
6、gh bladed是一款用于风机性能和载荷计算的专业风机设计软件，其内置了三维湍流风模型、详细的气动模型及机械模型，部分学者采用了基于gh bladed与rtds的联合实时仿真技术。已有专利cn104865845b提出了一种大型风电机组实时运行控制联合仿真平台及其构建方法，已有专利cn106980272b出了一种风电机组控制系统硬件在环模拟及测试平台，已有专利cn105549423b提出了一种风电机组偏航系统与变桨系统精细化实时仿真平台和方法，均是通过基于gh bladed与rtds搭建联合仿真平台进行研究，充分借助两个软件的优点搭建风电机组整机精细化模型，以提高系统仿真精度。但是均在bladed与rtds之间通过plc进行变量交互和通讯，bladed对外通讯依靠内置的hardware test硬件测试模块实现。已有专利cn113741218a提供了一种大型风电机组综合实时仿真平台，其中bladed对外通讯也是依靠内置的hardware test硬件测试模块实现。然而hardware test仅支持少数通讯协议，国内市场上大部分主流plc与目前bladed仿真平台的hardware test模块并不兼容。例如国内普遍使用的hardware test模块的ads通讯协议，则与之对应的则仅能选择倍福beckhoff厂家plc作为通讯plc。针对hardware test模块需要单独下载并配置plan文件，但plan文件配置较为繁琐，出错误时无明显提示，致使整个测试环境搭建与操作较为复杂。再者hardware test为bladed选配模块，使用是需要额外购买，这进一步提高了系统搭建与使用的成本。使用bladed的hardware test作为对外通讯的方式限制了基于gh bladed与rtds搭建的构网型风机并网主动惯量支撑联合实时仿真平台的适用范围。
技术实现思路
1、发明目的：本发明目的在于提供一种构网型风机并网主动惯量支撑控制参数优化确定方法，基于gh bladed、rtds、通信plc与实时数据库搭建精准的构网型风机并网主动惯量支撑联合实时仿真平台。
2、技术方案：本发明包括：基于bladed建立风机的风场模型、机械结构模型与气动模型，bladed仿真运行时加载外部控制器；基于rtds实时数字仿真系统建立风机的电气模型；基于工控机运行实时数据库及风机主控单元；bladed与rtds之间通过通信plc、实时数据库及风机主控单元进行实时通讯和数据交互。
3、所述rtds配备至少一个rtds工作站接口卡、若干块rtds计算板卡、一块rtds专用模拟信号输入板卡、一块rtds专用模拟信号输出板卡、一块rtds专用数字信号输入板卡、一块rtds专用数字信号输出板卡。
4、所述通信plc至少配备一块模拟量输入板卡、一块模拟量输出板卡、一块开关量输入板卡、一块开关量输出板卡。
5、所述通信plc与rtds之间通过各自的io板卡以硬接线的方式连接。
6、所述通信plc与工控机通过各自的以太网网口进行基于tcp/ip协议的通讯。
7、所述通信plc将rtds的数据映射在工控机的实时数据库上。
8、所述风机主控单元通过实时数据库提供的通讯接口与实时数据库进行通讯。
9、所述bladed传给rtds的数据至少应包括发电机转速与实际有功功率；rtds传给bladed的数据至少应包括实时电磁转矩。
10、所述外部控制器为dll动态链接库，bladed通过dll动态链接库与外进行数据收发交互。
11、一种构网型风机并网主动惯量支撑实时仿真系统，包括：rtds模块和bladed模块，bladed模块与rtds模块之间通过通信plc、实时数据库及风机主控单元进行实时通讯和数据交互；bladed模块用于建立风机的风场模型、机械结构模型与气动模型；rtds模块用于建立风机的电气模型。
12、有益效果：本发明具有以下优点：
13、(1)基于gh bladed、rtds、通信plc与实时数据库搭建精准的构网型风机并网主动惯量支撑联合实时仿真平台，使用dll动态链接库替代bladed的hardware test作为对外通讯的方式，避免使用了bladed额外选配的hardware test硬件测试模块，降低了bladed系统的使用成本，使得在通信plc选型时并不局限于使用必须与bladed的hardware test硬件测试模块通讯协议兼容的特定厂家与特定型号的plc，拓宽了构网型风机主动惯量支撑的仿真系统plc设备选型的范围及灵活度，此外还简化了操作流程；
14、(2)基于实时数据库集成了gh bladed、rtds的所有数据，实现了数据集成与统一管理，基于工控机编写主控相关算法，主控单元包含的模块还可以随时扩展，提高了主控策略编写与维护的灵活性，最终实现了构网型风机并网主动惯量支撑控制仿真系统的闭环实时控制，为主动惯量支撑控制参数的优化与确定提供了联合实时仿真支撑平台，可进行相应的验证和测试，进而确定和优化相关控制参数。
1.一种构网型风机并网主动惯量支撑控制参数优化确定方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种构网型风机并网主动惯量支撑控制参数优化确定方法，其特征在于：bladed传给rtds的数据至少应包括发电机转速与实际有功功率；rtds传给bladed的数据至少应包括实时电磁转矩；rtds传给主控单元的数据至少应包括发电机转速与实际有功功率、实际无功功率、高低穿信号；bladed传给主控单元的数据至少应包括风速、风向、实际桨距角、叶轮转速、电机转速、机舱角度、机舱振动加速度、偏航极限、叶根挥舞弯矩与摆振弯矩、实际模拟步长；主控单元传给bladed的控制指令至少包括目标桨距角以及停机出口信号；主控单元传给rtds的控制指令至少包括目标电磁转矩、无功功率指令。
3.如权利要求1所述的一种构网型风机并网主动惯量支撑控制参数优化确定方法，其特征在于：，所述rtsd配备至少一个rtds工作站接口卡(gtwif)、若干块rtds计算板卡(gpc卡)、一块rtds专用模拟信号输入板卡(gtai)、一块rtds专用模拟信号输出板卡(gtao)、一块rtds专用数字信号输入板卡(gtdi)、一块rtds专用数字信号输出板卡(gtdo)；所述通信plc至少配备一块模拟量输入板卡(ai)、一块模拟量输出板卡(ao)、一块开关量输入板卡(di)、一块开关量输出板卡(do)；所述的rtds，其配套的gtao、gtai、gtdi、gtdo板卡通过硬接线与通讯通信plc通讯并最终实现与主控单元及bladed的通讯。
4.如权利要求1所述的一种构网型风机并网主动惯量支撑控制参数优化确定方法，其特征在于：实时数据库提供的通讯接口至少包括sdk、api、websocket。
5.如权利要求1所述的一种构网型风机并网主动惯量支撑控制参数优化确定方法，其特征在于：通信plc与工控机上的实时数据库之间的通讯采用现场总线通讯协议或者modbus tcp协议进行实时通讯。
6.如权利要求1所述的一种构网型风机并网主动惯量支撑控制参数优化确定方法，其特征在于：基于bladed软件建立风机的风场模型、机械结构模型与气动模型，风场模型包括风速模型，风速模型包括正常风况与极端风况、定常工况及3d湍流风工控，风速分布符合锐利分布函数和威布尔分布函数；气动模型及机械结构模型包括风力机叶片气动模型、气弹模型、塔架模型、机舱模型、轮毂模型、传动系统模型。
7.如权利要求1所述的一种构网型风机并网主动惯量支撑控制参数优化确定方法，其特征在于：所述电气部分模型具体涉及发电机、变流器、网侧滤波器、变压器、线路、故障模拟电路、电网，所述电气部分模型通过可视化编程模拟电网环境、变流器拓扑的情况。
8.如权利要求1所述的一种构网型风机并网主动惯量支撑控制参数优化确定方法，其特征在于：工控机运行于windows操作系统，此时所述bladed仿真软件的计算机载体为工控机。
9.如权利要求1所述的一种构网型风机并网主动惯量支撑控制参数优化确定方法，其特征在于：所述风机主控单元采用模块化开发方式，功能模块即插即用，支持热插拔；所述风机主控单元至少包括逻辑判断模块、故障保护模块、整机的协调控制模块、整机的控制模块；风机主控单元包含的模块支持扩展。
10.如权利要求1所述的一种构网型风机并网主动惯量支撑控制参数优化确定方法，其特征在于：所述风机主控单元运行状态包括初始化、停机、待机、启动、冲转、并网与服务检修状态。
11.如权利要求1所述的一种构网型风机并网主动惯量支撑控制参数优化确定方法，其特征在于：所述风机主控单元控制算法还包括初最大功率跟踪、恒功率运行、恒转速运行、低电压穿越、有功功率调节、无功功率调节。
