雙饋風(fēng)電機(jī)組故障電流諧波特性研究及其對(duì)保護(hù)影響分析.pdf

1、基于雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(double fed induction generator,DFIG)的雙饋風(fēng)電機(jī)組是當(dāng)前風(fēng)力發(fā)電的主要裝備,占風(fēng)電并網(wǎng)容量的比例超過50％。DFIG的定子繞組直接與電網(wǎng)相連,轉(zhuǎn)子繞組通過交-直-交變流器與電網(wǎng)連接,本質(zhì)上是一種與傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)異構(gòu)的電源形態(tài)。隨著雙饋風(fēng)電機(jī)組裝機(jī)容量不斷增加,故障期間其對(duì)電網(wǎng)的影響日趨嚴(yán)重,特別是在風(fēng)電低電壓穿越(low voltage ride through,LVRT)要求下,

2、通過與電網(wǎng)之間的相互耦合,使雙饋風(fēng)電機(jī)組的故障暫態(tài)特性變的更為復(fù)雜。
　　雙饋風(fēng)電機(jī)組故障電流諧波特性分析屬于機(jī)組故障暫態(tài)分析的重要組成部分,通過對(duì)雙饋風(fēng)電機(jī)組故障電流諧波成分和含量的分析,有助于加深理解雙饋風(fēng)電機(jī)組的故障暫態(tài)過程,全面掌握故障全電流特性,對(duì)分析風(fēng)電場(chǎng)輸出短路電流對(duì)繼電保護(hù)的影響具有理論指導(dǎo)意義。
　　結(jié)合我國(guó)風(fēng)電發(fā)展現(xiàn)狀及特點(diǎn),論文對(duì)雙饋風(fēng)電機(jī)組故障電流特性的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了全面綜述,并對(duì)并網(wǎng)雙饋風(fēng)電機(jī)組短路

3、電流對(duì)傳統(tǒng)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的影響進(jìn)行了闡述,在對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行搜集和整理后,分析了現(xiàn)有研究的特點(diǎn)和存在的問題,指出當(dāng)前針對(duì)雙饋風(fēng)電機(jī)組故障電流諧波特性的研究還未引起足夠重視。
　　基于雙饋風(fēng)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),通過空間坐標(biāo)變換,分別在三相靜止坐標(biāo)系和同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系內(nèi)建立了雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的瞬時(shí)值模型及綜合矢量模型,闡述了模型的理論基礎(chǔ);結(jié)合雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子間電磁耦合關(guān)系以及磁路特點(diǎn),建立了雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的諧波等效電路;隨后,以矢量

4、控制為基礎(chǔ),建立了轉(zhuǎn)子側(cè)變流器和電網(wǎng)側(cè)變流器的控制模型,明確了變流器控制對(duì)雙饋風(fēng)電機(jī)組輸出電氣量的調(diào)控作用。
　　為了全面分析與計(jì)算電網(wǎng)故障期間雙饋風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)子故障電流的諧波分量,論文考慮轉(zhuǎn)子側(cè)變流器勵(lì)磁調(diào)節(jié)對(duì)轉(zhuǎn)子故障電流諧波分量的影響,通過建立轉(zhuǎn)子側(cè)變流器控制回路內(nèi)的轉(zhuǎn)子電壓、電流指令值表達(dá)式,推導(dǎo)得到轉(zhuǎn)子故障電流諧波分量的解析表達(dá)式,分析了轉(zhuǎn)子故障電流中特定次諧波分量的產(chǎn)生機(jī)理,并通過仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了分析的正確性。
　　

5、為分析雙饋風(fēng)電機(jī)組定子短路電流諧波分量對(duì)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)可能造成的影響,論文研究了電網(wǎng)故障期間雙饋風(fēng)電機(jī)組定子短路電流的諧波特性?；陔p饋風(fēng)電機(jī)組的綜合矢量模型,分析了Crowbar動(dòng)作后的定子短路電流轉(zhuǎn)速頻諧波分量特性;基于轉(zhuǎn)子側(cè)變流器控制對(duì)定子短路電流諧波特性的影響分析,解釋定子短路電流二次諧波的產(chǎn)生機(jī)理并推導(dǎo)二次諧波的解析表達(dá)式,指出在變流器矢量控制下雙饋風(fēng)電機(jī)組產(chǎn)生的定子電流二次諧波可能威脅變壓器二次諧波制動(dòng)的可靠運(yùn)行。通過短路