(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210629631.4 (22)申请日 2022.06.02 (71)申请人 华北电力大 学 地址 102206 北京市昌平区回龙观镇北农 路2号 申请人 国网浙江省电力有限公司 (72)发明人 刘崇茹　史一博　苏晨博　侯延琦　 陈晓刚　 (74)专利代理 机构 北京高沃 律师事务所 1 1569 专利代理师 赵兴华 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/13(2006.01) G06F 17/16(2006.01) G06F 119/14(2020.01)G06F 119/06(2020.01) G06F 113/06(2020.01) (54)发明名称 一种基于硬件优化的高阶暂态PMSG计算方 法及系统 (57)摘要 本发明涉及一种基于硬件优化的高阶暂态 PMSG计算方法及系统， 属于永磁直驱风机建模， 所述计算方法包括： 搭建三相永磁直驱风机PMSG 模型； 利用park变换修改所述PMSG模型， 得到dq 轴PMSG模型； 对所述dq轴PMSG模型进行离散化， 得到PMSG高阶暂态模型； 对离散化后得到的PMSG 高阶暂态模 型进行硬件流程优化， 得到发电机模 型出口端的电压电流。 本发明中的上述方法优化 了PMSG模型的计算过程， 将传统的矩阵求逆计算 解耦为线性方程计算， 该简化计算方法在收敛性 能和计算精度上具有良好的表现， 适用于高阶暂 态PMSG的计算。 权利要求书3页 说明书14页 附图4页 CN 115017702 A 2022.09.06 CN 115017702 A 1.一种基于硬件 优化的高阶暂态PMSG计算方法， 其特 征在于， 所述计算方法包括： 搭建三相永磁直驱风机PMSG模型； 利用park变换修改所述PMSG模型， 得到dq轴PMSG模型； 对所述dq轴PMSG模型进行离 散化， 得到PMSG高阶暂态模型； 对离散化后得到的PMSG高阶暂态模型进行硬件流程优化， 得到发电机模型出口端的电 压电流。 2.根据权利 要求1所述的基于硬件优化的高阶暂态PMS G计算方法， 其特征在于， 所述dq 轴PMSG模型包括： dq轴电压方程、 磁链方程以及电磁转矩方程， 其中， dq轴电压方程的表达 式为： vdq0＝Ridq0+pλdq0+S， 其中， idq0为派克变换后定子 dq0轴和转子kdkq轴的电流， λdq0为派 克变换后定子dq0轴和转子kdkq轴的磁链， R为派克变换后定子dq0轴和转子kdkq轴的电阻， S为速度电动势项， 反映定 子绕组切割磁力线所产生的电动势， p为 微分算子p＝d/dt； 磁链方程的表达式为： λ0＝Llsi0 其中， λd为派克变换后定子d轴的磁链， λkdr为转子kd轴的磁链， 下标r表示将转子侧量折 算到定子侧， Ld为定子d轴不饱和电抗， Lmd为定子d轴励磁电感， Lkdr为转子kd轴阻尼绕组电 抗， id为定子d轴电流， ikdr为转子kd轴电流， λmr为永磁同步电机中永磁体作用的磁链， λq为 派克变换后定子q轴的磁链， λkqr为派克变换后转子kq轴的磁链， Lq为定子q轴不饱和电抗， Lmq为定子q轴励磁电感， iq为定子q轴电流， ikqr为转子kq轴电流， λ0为派克变换后定子0轴的 磁链， Lls为定子绕组漏抗， i0为定子0轴电流； 电磁转矩方程的表达式为： 其中， P为发电机极对数。 3.根据权利要求1所述的基于硬件优化的高阶暂态PMSG计算方法， 其特征在于， 所述 PMSG高阶暂态模型的表达式如下： 其中， i(t)为定子dq轴转子kdkq轴电流矩阵， E为单位矩阵， Δt为硬件离散计算每个步 长的时间， A 为电流矩阵时变系数矩阵， v(t)为定子dq轴转子kdkq轴电压矩阵， B为电压矩阵 时变系数矩阵。 4.根据权利要求1所述的基于硬件优化的高阶暂态PMSG计算方法， 其特征在于， 所述对权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115017702 A 2离散化后得到的PMSG高阶暂态模型进行硬件流程优化具体为将矩阵求逆问题解耦为线性 方程计算问题。 5.一种基于硬件 优化的高阶暂态PMSG计算系统， 其特 征在于， 所述计算系统包括： PMSG模型 搭建模块， 用于搭建三相永磁直驱风机PMSG模型； park变换模块， 用于利用park变换修改所述PMSG模型， 得到dq轴PMSG模型； 离散化模块， 用于对所述dq轴PMSG模型进行离 散化， 得到PMSG高阶暂态模型； 硬件流程优化模块， 用于对离散化后得到的PMSG高阶暂态模型进行硬件流程优化， 得 到发电机模型 出口端的电压电流。 6.根据权利 要求5所述的基于硬件优化的高阶暂态PMS G计算系统， 其特征在于， 所述dq 轴PMSG模型包括： dq轴电压方程、 磁链方程以及电磁转矩方程， 其中， dq轴电压方程的表达 式为： vdq0＝Ridq0+pλdq0+S， 其中， idq0为派克变换后定子 dq0轴和转子kdkq轴的电流， λdq0为派 克变换后定子dq0轴和转子kdkq轴的磁链， R为派克变换后定子dq0轴和转子kdkq轴的电阻， S为速度电动势项， 反映定 子绕组切割磁力线所产生的电动势， p为 微分算子p＝d/dt； 磁链方程的表达式为： λ0＝Llsi0 其中， λd为派克变换后定子d轴的磁链， λkdr为转子kd轴的磁链， 下标r表示将转子侧量折 算到定子侧， Ld为定子d轴不饱和电抗， Lmd为定子d轴励磁电感， Lkdr为转子kd轴阻尼绕组电 抗， id为定子d轴电流， ikdr为转子kd轴电流， λmr为永磁同步电机中永磁体作用的磁链， λq为 派克变换后定子q轴的磁链， λkqr为派克变换后转子kq轴的磁链， Lq为定子q轴不饱和电抗， Lmq为定子q轴励磁电感， iq为定子q轴电流， ikqr为转子kq轴电流， λ0为派克变换后定子0轴的 磁链， Lls为定子绕组漏抗， i0为定子0轴电流； 电磁转矩方程的表达式为： 其中， P为发电机极对数。 7.根据权利要求5所述的基于硬件优化的高阶暂态PMSG计算系统， 其特征在于， 所述 PMSG高阶暂态模型的表达式如下： 其中， i(t)为定子dq轴转子kdkq轴电流矩阵， E为单位矩阵， Δt为硬件离散计算每个步 长的时间， A 为电流矩阵时变系数矩阵， v(t)为定子dq轴转子kdkq轴电压矩阵， B为电压矩阵 时变系数矩阵。权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115017702 A 3