基于雙饋風電機組的短路電流計算方法.pdf

1、近年來風力發(fā)電在全球得到了迅速發(fā)展，風力發(fā)電在電力能源中所占比列越來越高，無論是并網(wǎng)規(guī)模還是單機容量都有很大提高。風電系統(tǒng)對于電網(wǎng)的影響已經(jīng)不能忽略，風電場并網(wǎng)容量達到一定數(shù)值時，需要考慮風電機組對電網(wǎng)提供的短路電流。因此，研究風電場內(nèi)風電機組的穩(wěn)態(tài)運行特性、故障暫態(tài)特性以及短路電流的計算方法很有必要，在進行電網(wǎng)設備的選擇、校驗和繼電保護的整定、配置時都需要考慮并網(wǎng)風電機組提供的短路電流。
　　目前，由雙饋感應發(fā)電機構成的變速恒頻

2、風力發(fā)電系統(tǒng)已成為全球風力發(fā)電的發(fā)展趨勢。首先，介紹變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)的結構組成和運行原理，建立雙饋風電機組不同物理構件的數(shù)學模型，推導不同坐標系下雙饋發(fā)電機的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)數(shù)學方程，并選取方便分析短路計算的多機等值簡化方法。利用所得穩(wěn)態(tài)數(shù)學方程，對雙饋風電機組穩(wěn)態(tài)運行時的轉(zhuǎn)子側(cè)和網(wǎng)側(cè)控制部分進行研究，得到以雙PWM變換器為控制系統(tǒng)的雙饋風電機組轉(zhuǎn)子側(cè)和網(wǎng)側(cè)變換器的控制策略。同時，對雙饋發(fā)電機轉(zhuǎn)子側(cè)、定子側(cè)和直流側(cè)的保護部分的工作原理和實

3、現(xiàn)方法進行詳細說明。
　　利用所得暫態(tài)數(shù)學方程，在分析影響雙饋風電機組暫態(tài)特性因素的基礎上，研究雙饋風電機組發(fā)生對稱短路和不對稱短路前后定、轉(zhuǎn)子的磁鏈、電壓和電流的電磁暫態(tài)機理，由定、轉(zhuǎn)子磁鏈推導出雙饋風電機組定子暫態(tài)短路電流的計算表達式，該表達式由定、轉(zhuǎn)子磁鏈和其衰減系數(shù)共同組成。在分析故障瞬時定子初始磁鏈時，考慮定子電阻的影響;分析故障瞬時轉(zhuǎn)子初始磁鏈時，利用推導所得轉(zhuǎn)子磁鏈方程式求得。通過研究不同類型短路故障情況下定、轉(zhuǎn)子磁

4、鏈的暫態(tài)表達式，并考慮撬棒電路的影響，從而推導出雙饋風電機組定子暫態(tài)短路電流的詳細表達式，為風電系統(tǒng)內(nèi)雙饋風電機組的暫態(tài)性能評估提供計算依據(jù)。
　　然后，利用國內(nèi)常用的運算曲線法對本文所推導的雙饋風電機組定子短路電流表達式進行化簡，得到滿足工程計算要求的短路電流計算方法。該方法將含風電機組的電力系統(tǒng)簡化等值，使電力系統(tǒng)變換為僅由發(fā)電機支路和系統(tǒng)支路組成的二支路網(wǎng)絡。分別對系統(tǒng)短路電流不同分量（工頻周期分量、轉(zhuǎn)子頻率分量和直流分量）

5、的計算進行說明，繪制不同短路故障類型的風電機組短路電流工頻周期分量的運算曲線，并通過實際算例檢驗該運算曲線的有效性。
　　最后，在電力系統(tǒng)仿真軟件Dig SILENT/Power Factory中建立算例風電場模型，得到仿真結果的短路電流曲線，并在MATLAB中進行編程計算得到計算結果的短路電流曲線，將仿真結果與計算結果的短路電流最大值、最大值到達時刻進行對比并得到相對誤差，驗證在不同短路故障類型和故障位置的情況下本文提出的雙饋風