[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

说明书

本发明涉及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，属于风力发电系统故障分析技术领域。本发明利用撬棒保护动作后的DFIG定子和转子电压方程、定子和转子磁链方程，推导出撬棒保护动作后的双馈感应风力发电机三相短路电流，使计算过程简化。本方法能够准确计算撬棒保护动作后的双馈感应风力发电机三相短路电流，对含双馈感应风力发电机的电力系统设备选型和保护动作特性分析具有重要意义。

技术领域

本发明涉及一种撬棒(Crowbar)保护动作后的双馈感应风力发电机(DFIG) 三相短路电流的解析方法，属于风力发电系统故障分析技术领域。

背景技术

随着全球经济的发展和能源消耗量的大幅度增长，能源的储量、生产和使用 之间的矛盾日益突出，成为目前世界各国急待解决的重要问题之一。因此，为解 决能源危机、环境污染等问题，风能、太阳能等新能源的研究开发已成当前人类 十分迫切的需求。其中，风能是一种清洁永续的能源，与传统能源相比，风力发 电具有不依赖外部能源、没有燃料价格风险、发电成本稳定、没有碳排放等环境 成本特点；与太阳能、潮汐能相比，风能的产业基础最好，经济优势最为明显， 没有大的环境影响；而且，全球范围内可利用的风能分布十分广泛。由于风力发 电具有的这些独特优势，使其逐渐成为许多国家可持续发展战略的重要组成部 分，并在世界各国得到迅速发展。

风力发电机组种类较多，双馈感应风力发电机通过使用双PWM变流器控制 其励磁电流实现了发电机组与风力系统良好的柔性连接，这种连接方式便于并网 操作，具有有功、无功功率独立控制，可变速运行及励磁变流器容量小等优点， 因此成为了风电场MW级风力发电机的主要机型。但另一方面并网型双馈感应 风力发电机组在并网电压突降时的暂态特性相当复杂，不同于传统的同步和异步 电机。

当风电大规模接入系统后，变压器，线路阻抗器以及断路器等电气设备的动、 热稳定性校验，以及线路、变压器等各元件的保护动作特性主要依靠系统的短路 电流计算整定，因此随着风机大规模的并网，确定双馈感应发电机在故障过程中 的短路电流特性是目前双馈风机并网需解决的重要问题。

发明内容

本发明提供了一种撬棒保护动作后的DFIG三相短路电流的解析方法，利用 撬棒保护动作后的DFIG定子和转子电压方程、定子和转子磁链方程，计算了撬 棒保护动作后的双馈感应风力发电机三相短路电流。

本发明的技术方案是：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，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；

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；

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。

具体的过程如下：

(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：