[发明专利]一种撬棒保护动作后的双馈感应发电机三相短路电流的解析方法

权利要求书

1.一种撬棒保护动作后的双馈感应风力发电机三相短路电流的解析方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：根据撬棒保护动作后的双馈感应风力发电机等效电路图得到dq旋转坐标下定子和转子电压，根据双馈感应风力发电机定子和转子两者的自感磁链和互感磁链得到dq旋转坐标下定子和转子磁链，两者联合推导出定子和转子电流；

步骤二：根据步骤一中的定子电压以及磁链守恒原则，求取故障后定子磁链；

步骤三：将步骤一中的转子电压和转子电流，以及步骤二中所求得的定子磁链进行拉氏变换，得到复频域下的转子电压、电流方程和定子磁链；由复频域下转子电压、电流和定子磁链，求得复频域下的转子磁链，再对复频域下的转子磁链进行反拉氏变换，得到时域下的转子磁链；

所述步骤三的具体步骤为：

将转子电压、电流方程和定子磁链进行拉氏变换从时域变换到复频域：

式中：p表示拉氏运算因子；表示故障瞬间转子磁链的初始量，

复频域下的转子磁链为：

式中为投入撬棒保护后转子衰减时间常数，

对上式进行反拉氏变换，得到时域下的转子磁链：

步骤四：将步骤二中所求得的定子磁链和步骤三中所求得的转子磁链代入步骤一中的定子和转子电流，求得撬棒保护动作后dq旋转坐标系下定子短路电流和转子短路电流；

所述步骤四的具体步骤为：

定子短路电流为：

式中，

转子短路电流为：

式中，

步骤五：将步骤四中所求得的dq旋转坐标系下的定子短路电流和转子短路电流变换到三相静止坐标系下，得到三相静止坐标系下定子短路电流和转子短路电流。

2.根据权利要求1所述的撬棒保护动作后的双馈感应风力发电机三相短路电流的解析方法，其特征在于，所述步骤一的具体步骤为：

(1)撬棒保护动作后，转子侧变流器闭锁，转子电压降为0，dq旋转坐标下定子和转子电压为：

dq旋转坐标下定子和转子磁链为：

式中，为系统发生三相短路故障前双馈感应风力发电机机端的稳态电压，U_m为稳态时机端电压幅值，α为机端电压初相角；k为系统发生三相短路故障后机端电压的跌落率；为系统发生三相短路故障后的机端残压；为定子电流；为转子电流；为定子磁链；为转子磁链；R_s为定子绕组等效电阻；为投入撬棒保护后转子侧的等效电阻，R_r为转子绕组等效电阻，R_c为撬棒电路的电阻；L_m为定转子绕组互感；L_s＝L_m+L_σs为定子绕组等效电感，L_σs为定子漏感；L_r＝L_m+L_σr为转子绕组等效电感，L_σr为转子漏感；ω₁为同步转速；ω_r为转子转速；s＝(ω₁-ω_r)/ω₁为转差率；t为时间，为虚单位；

(2)求取定子电流和转子电流

根据上述定子和转子磁链，得到定子电流和转子电流为：

式中，L_D表示等值电感。

3.根据权利要求1所述的撬棒保护动作后的双馈感应风力发电机三相短路电流的解析方法，其特征在于，所述步骤二的具体步骤为：

假设t₀时刻系统发生三相短路对称故障，根据磁链守恒原则，发生故障瞬间，机端电压由U_me^jα骤降至(1-k)U_me^jα，定子磁链不会发生突变，故障后的定子磁链有两个分量：一是与机端残压(1-k)U_me^jα相对应的定子磁链稳态分量二是与电压跌落部分相对应的定子磁链暂态分量该分量以定子时间常数衰减；

(1)求取发生故障后定子磁链稳态分量

稳态时忽略定子电阻以及磁链变换率的影响，短路发生后与机端残压(1-k)U_me^jα相对应的定子磁链稳态分量为：

(2)求取发生故障后定子磁链暂态分量

根据磁链守恒原则，定子磁链暂态分量为：

式中，τ_s＝R_sL_r/L_D为定子衰减时间常数；t₀为故障时刻；

(3)发生三相短路对称故障后，dq旋转坐标下定子磁链为：