雙饋風電機組故障電流諧波特性研究及其對保護影響分析.pdf

1、基于雙饋感應發(fā)電機(double fed induction generator,DFIG)的雙饋風電機組是當前風力發(fā)電的主要裝備,占風電并網(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)電機異構(gòu)的電源形態(tài)。隨著雙饋風電機組裝機容量不斷增加,故障期間其對電網(wǎng)的影響日趨嚴重,特別是在風電低電壓穿越(low voltage ride through,LVRT)要求下,

2、通過與電網(wǎng)之間的相互耦合,使雙饋風電機組的故障暫態(tài)特性變的更為復雜。
　　雙饋風電機組故障電流諧波特性分析屬于機組故障暫態(tài)分析的重要組成部分,通過對雙饋風電機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電機組的故障暫態(tài)過程,全面掌握故障全電流特性,對分析風電場輸出短路電流對繼電保護的影響具有理論指導意義。
　　結(jié)合我國風電發(fā)展現(xiàn)狀及特點,論文對雙饋風電機組故障電流特性的研究現(xiàn)狀進行了全面綜述,并對并網(wǎng)雙饋風電機組短路

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

4、控制為基礎,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雙饋風電機組輸出電氣量的調(diào)控作用。
　　為了全面分析與計算電網(wǎng)故障期間雙饋風電機組轉(zhuǎn)子故障電流的諧波分量,論文考慮轉(zhuǎn)子側(cè)變流器勵磁調(diào)節(jié)對轉(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、電流指令值表達式,推導得到轉(zhuǎn)子故障電流諧波分量的解析表達式,分析了轉(zhuǎn)子故障電流中特定次諧波分量的產(chǎn)生機理,并通過仿真和實驗驗證了分析的正確性。
　　

5、為分析雙饋風電機組定子短路電流諧波分量對電力系統(tǒng)繼電保護可能造成的影響,論文研究了電網(wǎng)故障期間雙饋風電機組定子短路電流的諧波特性。基于雙饋風電機組的綜合矢量模型,分析了Crowbar動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)生機理并推導二次諧波的解析表達式,指出在變流器矢量控制下雙饋風電機組產(chǎn)生的定子電流二次諧波可能威脅變壓器二次諧波制動的可靠運行。通過短路