本技术属于电力系统仿真领域，尤其大规模双馈-永磁混合的风电场快速仿真的方法和系统。
背景技术：
1、电力能源是社会发展的支柱，为了满足能源需求，使用绿色可再生发电技术成为电力能源的发展方向，以能源供应“清洁替代”和能源消费“电力替代”为主要内容的能源低碳转型取得积极成效。风力发电在近几年里始终是增长最快的能源形式，在我国能源利用规划中，风力发电占据重要战略地位，对于保障我国能源安全具有重大意义。
2、对风电场进行仿真建模是实现系统故障预警与控制决策的重要手段，也是深入进行并网系统动态特性研究的基础。详细电磁模型全面考虑了电力电子变换器的高频开关过程，全面描述了系统中的动态环节，包括控制限幅、延时等离散过程，具有很高准确度。然而大型风电场包含数百台不同类型的风机，进行新能源-电网互联系统运行特性研究时，需要建立完整风电场内部设备模型，大规模的详细电磁模型增加了系统的复杂度，计算仿真耗时大大增加，甚至无法运行，面临“维数灾”等难题，难以满足风电场与电网动态相互作用的快速、准确分析需求。目前风电场详细建模技术主要以等值建模为主，包括通过获取主导参数实现单机等值建模、通过风机型号相同或运行工况相似来表征同类型风机的多机等值建模。但等值建模方法类似于多机倍乘，误差较大，且不能观测所有设备的运行特性。
技术实现思路
1、本发明实施例的主要目的在于提供大规模双馈-永磁混合的风电场快速仿真的方法和系统，通过构建大规模风电场的全阶数学模型，实现了风电场的快速仿真。
2、第一方面，提供了大规模双馈-永磁混合的风电场快速仿真的方法，所述方法包括：
3、确定汇流母线电压等级，并确定风力发电机与静止无功发生器svg的工作电压；
4、根据预设的风电场拓扑结构建立电网与风力发电机、svg、变压器之间的汇流线路模型，所述变压器包括主变压器与站用变压器，所述变压器用于将不同电压等级的汇流线路进行有效连接，实现系统设备间互联和电能转移；
5、依据所述汇流线路模型调用预设的双馈-永磁混合风力发电机模型、svg数值模型、变压器数值模型以及实测数据构建风电场模型，所述双馈-永磁混合风力发电机模型包括：空气动力系统模型、轴系模型、双馈发电机模型、永磁同步发电机模型、变换器控制模型、直流电容能量传输模型、风力发电机穿越控制模型；
6、运行模型实现大规模双馈-永磁混合的风电场快速仿真。
7、在一个可能的实现方式中，所述空气动力系统用于将风能转化为风机输出电能，所述空气动力系统模型通过以下公式表示：
8、
9、其中，ρ为空气密度，r为风机叶片半径，v为风速，cp为风能利用系数，为叶片桨距角β和叶尖速比γ的函数，其中，cp的表达式为：
10、
11、风力机输出机械转矩为：
12、
13、其中，ωr为发电机转子转速，k为齿轮箱变速比。
14、在一个可能的实现方式中，所述轴系模型为单质块模型，忽略齿轮箱传动轴的阻尼系数和刚性系数，所述轴系模型通过以下公式表示：
15、
16、其中，te为发电机电磁转矩，j为发电机惯性常数，np为发电机极对数，ωr为发电机转子角速度。
17、在一个可能的实现方式中，所述双馈发电机的定子与转子电压方程通过以下公式表示：
18、
19、所述双馈发电机的定子与转子磁链方程通过以下公式表示：
20、
21、其中，式中lm为定转子间互感，ls为定子电感，lr为转子电感，ψsd和ψsq分别为定子磁链的d轴分量与q轴分量，ψrd和ψrq分别为转子磁链的d轴分量与q轴分量；
22、将所述双馈发电机的定子与转子电压方程、双馈发电机的定子与转子磁链方程转换为状态方程形式可获取双馈发电机模型为：
23、
24、其中，所述双馈电机模型的输入变量为双馈发电机定子角速度ω1，风力机机械转矩tm，定子电压d轴分量usd与q轴分量usq，转子电压d轴分量urd与q轴分量urq；输出量为定子电流d轴分量isd和q轴分量isq，转子电流d轴分量ird和q轴分量irq，发电机转子角速度ωr。
25、在一个可能的实现方式中，所述永磁同步发电机的定子电压方程通过以下公式表示：
26、
27、所述永磁同步发电机的定子磁链方程通过以下公式表示：
28、
29、其中，式中ud和uq分别为定子电压d轴和q轴分量，rs为定子电阻，ψd和ψq为定子磁链d轴和q轴分量，ωe为电角速度，ld和lq分别为定子电感的d轴和q轴分量，ψf为永磁体磁链。
30、将所述永磁同步发电机的定子电压方程、永磁同步发电机的定子磁链方程转换为状态方程形式可获取永磁同步发电机模型为：
31、
32、在一个可能的实现方式中，所述变换器模型的转子电压控制方程为：
33、
34、其中，和分别为有功和无功的参考分量，krdp和krdi为功率外环的比例和积分系数，kidp和kidi分别为电流内环的比例和积分系数。
35、其中，p、q、ir'd、i'rq通过以下公式表示：
36、
37、永磁同步风力发电机的机侧变换器采用零d轴电流控制。当定子电流d轴分量为0时，电磁转矩与定子电流成正比，成线性关系。
38、所述变换器的定子电压控制方程为：
39、
40、其中，式中为d轴电流参考值(设为0)，n*为参考转速，knp和kni为外环控制的比例和积分系数，kip和kii为电流内环的比例和积分系数。
41、在一个可能的实现方式中，所述根据预设的风电场拓扑结构建立电网与风力发电机、变压器、svg之间的汇流线路模型，包括：
42、根据公式获取所述汇流线路模型的总阻抗和导纳，其中，l为汇流线路模型的总长度、r为单位电阻、x1为电抗、g1为电导、b1为电纳；
43、根据潮流公式获取所述汇流线路模型的功率损耗；
44、根据公式获取所述汇流线路模型的电压损耗；
45、根据所述总阻抗、导纳、功率损耗、电压损耗获取所述汇流线路模型的末端的功率和电压为
46、第二方面，提供了大规模双馈-永磁混合的风电场快速仿真的系统，所述系统包括：
47、电压确定模块，用于确定汇流母线电压等级，并确定风力发电机与静止无功发生器svg的工作电压；
48、汇流线路确定模块，用于根据预设的风电场拓扑结构建立电网与风力发电机、svg、变压器之间的汇流线路模型，所述变压器包括主变压器与站用变压器，所述变压器用于将不同电压等级的汇流线路进行有效连接，实现系统设备间互联和电能转移；
49、风电场模型构建模块，用于依据所述汇流线路模型调用预设的双馈-永磁混合风力发电机模型、svg数值模型、变压器数值模型以及实测数据构建风电场模型，所述双馈-永磁混合风力发电机模型包括：空气动力系统模型、轴系模型、双馈发电机模型、永磁同步发电机模型、变换器控制模型、直流电容能量传输模型、风力发电机穿越控制模型；
50、仿真模块，用于运行模型实现大规模双馈-永磁混合的风电场快速仿真。
51、第三方面，提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现如第一方面提供的大规模双馈-永磁混合的风电场快速仿真的方法。
52、第四方面，提供了一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如第一方面提供的大规模双馈-永磁混合的风电场快速仿真的方法。
53、在本技术中，通过构建大规模风电场的全阶数学模型，实现了风电场的快速仿真。
1.一种大规模双馈-永磁混合的风电场快速仿真的方法，其特征在于，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述空气动力系统用于将风能转化为风机输出电能，所述空气动力系统模型通过以下公式表示：
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述轴系模型为单质块模型，忽略齿轮箱传动轴的阻尼系数和刚性系数，所述轴系模型通过以下公式表示：
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述双馈发电机的定子与转子电压方程通过以下公式表示：
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述永磁同步发电机的定子电压方程通过以下公式表示：
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述变换器模型的转子电压控制方程为：
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据预设的风电场拓扑结构建立电网与风力发电机、变压器、svg之间的汇流线路模型，包括：
8.一种大规模双馈-永磁混合的风电场快速仿真的系统，其特征在于，所述系统包括：
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7中任一项所述的大规模双馈-永磁混合的风电场快速仿真的方法。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的大规模双馈-永磁混合的风电场快速仿真的方法。
