電網(wǎng)故障下雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)暫態(tài)特性解析與短路計算模型.pdf

1、近年來，隨著并網(wǎng)風(fēng)電場數(shù)量的逐年增加，電網(wǎng)故障后風(fēng)電場對電網(wǎng)的影響也愈發(fā)明顯。目前雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(Doubly-fed Induction Generator，DFIG)作為風(fēng)電場的主要機(jī)型由于低電壓穿越(Low Voltage Ride Through，LVRT)的需要，一般采用在轉(zhuǎn)子側(cè)附加撬棒保護(hù)(Crowbar)的方式抑制轉(zhuǎn)子過電流從而保護(hù)轉(zhuǎn)子變換器。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時，由于DFIG定子的直接并網(wǎng)，會使DFIG定子電壓出現(xiàn)驟降，引發(fā)

2、DFIG電機(jī)的電磁暫態(tài)響應(yīng)。而DFIG轉(zhuǎn)子側(cè)變流器和Crowbar保護(hù)的動作則會使DFIG的暫態(tài)響應(yīng)變得復(fù)雜而多變，對電網(wǎng)的影響也有待進(jìn)一步研究分析。本文對DFIG的暫態(tài)響應(yīng)和短路電流計算等問題進(jìn)行了詳細(xì)而深入的研究與分析，主要的工作與成果為：
　　求解了DFIG的暫態(tài)解析通用模型，研究了Crowbar對DFIG暫態(tài)特性的影響并得到了DFIG暫態(tài)解析修正模型。運(yùn)用空間矢量法表示了電網(wǎng)故障和DFIG數(shù)學(xué)模型，求解DFIG狀態(tài)方程得到

3、了DFIG暫態(tài)解析通用模型。通過求解特征方程的特征根，提出了反映DFIG定轉(zhuǎn)子耦合程度的修正系數(shù)?。研究了Crowbar電阻對修正系數(shù)和DFIG暫態(tài)特性的影響，指出Crowbar電阻會增大轉(zhuǎn)子對定子側(cè)的耦合，在延緩直流分量的衰減同時還附加了低頻振蕩分量；而定子對轉(zhuǎn)子側(cè)的耦合受到的影響較小，Crowbar電阻對轉(zhuǎn)子側(cè)的影響可以認(rèn)為只改變了轉(zhuǎn)子側(cè)的等效電路。
　　研究了轉(zhuǎn)子側(cè)過電壓導(dǎo)致的箝位效應(yīng)，分析了箝位效應(yīng)對DFIG暫態(tài)特性的影響

4、。通過對箝位效應(yīng)的機(jī)理分析化簡了轉(zhuǎn)子側(cè)等效電路，借助仿真的方式研究了箝位效應(yīng)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)并求得了轉(zhuǎn)子側(cè)變換器的等效電阻。在DFIG暫態(tài)過程中運(yùn)用了箝位效應(yīng)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的等效模型并考慮箝位響應(yīng)的持續(xù)時間，給出了考慮Crowbar保護(hù)和箝位效應(yīng)的轉(zhuǎn)子側(cè)綜合等效電阻，得到了計及箝位效應(yīng)的DFIG暫態(tài)修正模型。
　　提出了求解短路計算模型的新方法，研究了適用于DFIG短路計算的序分量模型。求解了DFIG的暫態(tài)等值電路，分析了電網(wǎng)故障后DFIG暫

5、態(tài)電勢呈螺旋狀迅速衰減的變化特性。通過深入研究短路計算模型的本質(zhì)，提出了基于外特性求解短路計算模型的新方法。根據(jù)轉(zhuǎn)差的大小分別求解了DFIG短路計算的序分量模型，得到了轉(zhuǎn)差較大時，DFIG可以等效為綜合阻抗，而轉(zhuǎn)差較小時則會對電網(wǎng)貢獻(xiàn)短路電流的研究結(jié)論。
　　本文對以上研究成果都利用Matlab/Simulink搭建仿真模型進(jìn)行了計算與驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明了本文對電網(wǎng)故障下DFIG暫態(tài)特性分析的正確性，和所得DFIG暫態(tài)解析修正模型