[发明专利]一种计及变流器暂态调控的双馈电机短路电流计算方法

说明书

本发明涉及一种计及变流器暂态调控的双馈风力发电机组三相短路电流计算方法，步骤一，确定双馈风力发电机组的数学模型；步骤二，根据双馈风力发电机组的数学模型，确定电网三相短路故障发生后变流器参与暂态调控时双馈风力发电机组的暂态等值电路；步骤三，当短路故障发生后，变流器参与暂态调控时双馈风力发电机组的短路电流包括两部分，即从定子绕组侧馈出的短路电流分量和从网侧变流器馈出的短路电流分量；综合两个电流分量，得到计及变流器暂态调控的双馈风力发电机组的三相短路电流。相比现有双馈风力发电机组的三相短路电流计算公式，本发明的方法推导了计及变流器暂态调控时从网侧变流器馈出的短路电流分量的影响，且减小了公式的复杂度。

技术领域

本发明涉及一种计及变流器暂态调控的双馈风力发电机组三相短路电流计算方法，属于风电场电气经济安全分析与设计领域。

背景技术

在转子绕组侧增设Crowbar保护是现有双馈风力发电机低电压穿越技术中较为常见和有效的方法之一。当电网短路故障使转子过电流超过变流器2倍额定值的耐受能力后Crowbar保护投入，与此同时转子变流器被闭锁；当电网短路故障不足以使转子电流超过变流器的耐受值时，Crowbar保护尚不能投入，此时变流器仍然处于工作状态且其参与双馈风力发电机组的暂态调控过程，使得双馈风力发电机所经历的暂态过程和短路电流特性与Crowbar保护投入时大大不同。

目前分析计及变流器暂态调控的双馈风力发电机组短路电流的文献相对较少，特别是此时从网侧变流器馈出的短路电流大小。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种计及变流器暂态调控的双馈风力发电机组三相短路电流计算方法，适用于电网短路故障情况下，电网电压跌落不足以使转子电流超过变流器的耐受值时，Crowbar保护尚不能投入且变流器仍然处于工作状态参与双馈风力发电机组暂态调控时的双馈风力发电机组三相短路电流计算。与现有双馈风力发电机组三相短路电流计算公式相比，本发明的方法推导了计及了变流器参与暂态调控时从网侧变流器馈出的短路电流的影响，且减小了公式的复杂度。

本发明的一种计及变流器暂态调控的双馈风力发电机组三相短路电流计算方法，包括以下步骤：

步骤一，确定双馈风力发电机组的数学模型；

步骤二，根据所述双馈风力发电机组的数学模型，确定电网三相短路故障发生后变流器参与调控时，双馈风力发电机组的暂态等值电路；

步骤三，由所述双馈风力发电机组的暂态等值电路可知，当短路故障发生后，变流器参与暂态调控时双馈风力发电机组的短路电流包括两部分，即从定子绕组侧馈出的短路电流分量和从网侧馈出的短路电流分量，因此，既要分析此时从定子侧馈出的短路电流分量，又要分析此时从网侧变流器馈出的短路电流分量；从而，综合这两个电流分量，得到计及变流器暂态调控的双馈风力发电机组的三相短路电流。

步骤一中，在dq同步旋转坐标系中，将双馈风力发电机组的数学模型写成空间矢量形式为，

式中，下标s代表定子绕组，下标r代表转子绕组，下标m代表励磁绕组；符号u、i、ψ分别代表dq同步旋转坐标系中物理量电压、电流、磁链的空间矢量；R和L分别代表物理量电阻和等效电感；ω_s为同步转速，ω为转子转差；t为时间，j为虚数单位，为求导算子；

从而，确定电网短路故障发生后，变流器参与调控时双馈风力发电机组的暂态等值电路。

由公式(1)中磁链与电流的关系，将转子磁链表示为定子磁链和转子电流的关系如下，

将上式代入公式(1)中的转子回路电压方程，得到转子电流i_r关于转子电压u_r和定子磁链ψ_s的方程如下，