[发明专利]一种计及RSC控制的双馈风机三相短路电流的解析方法

说明书

本发明涉及一种计及RSC控制的双馈风机三相短路电流的解析方法，属风力发电系统故障分析领域。本方法为：列写DFIG定子和转子电压方程、定子和转子磁链方程、RSC控制的转子电压方程；确定故障发生后定子磁链解析式；求取转子电流二阶微分方程；再求解转子电流二阶微分方程，得到计及RSC控制的DFIG转子短路电流解析式；再求得定子电流方程，将定子磁链解析式以及转子电流解析式代入定子电流方程，即求得计及RSC控制的DFIG定子短路电流解析式。本发明能够准确计算计及转子侧变流器的双馈感应风力发电机三相短路电流的解析式，对含双馈感应风力发电机的电力系统设备选型和保护动作特性分析具有重要意义。

技术领域

本发明涉及一种计及RSC控制的双馈风机三相短路电流的解析方法，属于风力发电系统故障分析技术领域。

背景技术

随着全球经济的发展和能源消耗量的大幅度增长，能源的储量、生产和使用之间的矛盾日益突出，成为目前世界各国急待解决的重要问题之一。因此，为解决能源危机、环境污染等问题，风能、太阳能等新能源的研究开发已成当前人类十分迫切的需求。其中，风能是一种清洁永续的能源，与传统能源相比，风力发电具有不依赖外部能源、没有燃料价格风险、发电成本稳定、没有碳排放等环境成本特点；与太阳能、潮汐能相比，风能的产业基础最好，经济优势最为明显，没有大的环境影响；而且，全球范围内可利用的风能分布十分广泛。由于风力发电具有的这些独特优势，使其逐渐成为许多国家可持续发展战略的重要组成部分，并在世界各国得到迅速发展。

风力发电机组种类较多，双馈感应风力发电机通过使用双PWM变流器控制其励磁电流实现了发电机组与风力系统良好的柔性连接，这种连接方式便于并网操作，具有有功、无功功率独立控制，可变速运行及励磁变流器容量小等优点，因此成为了风电场MW级风力发电机的主要机型。但另一方面并网型双馈感应风力发电机组在并网电压突降时的暂态特性相当复杂，不同于传统的同步和异步电机。

当风电大规模接入系统后，变压器，线路阻抗器以及断路器等电气设备的动、热稳定性校验，以及线路、变压器等各元件的保护动作特性主要依靠系统的短路电流计算整定，因此随着风机大规模的并网，确定双馈感应发电机在故障过程中的短路电流特性是目前双馈风机并网需解决的重要问题。

发明内容

本发明提供了一种计及RSC控制的双馈风机三相短路电流的解析方法，利用DFIG定子和转子电压方程、定子和转子磁链方程、RSC控制的转子电压方程，计算了计及RSC(转子侧变流器)控制后的DFIG三相短路电流。

本发明的技术方案是：一种计及RSC控制的双馈风机三相短路电流的解析方法，所述方法包括如下步骤：

步骤一：根据双馈感应风力发电机(简称双馈风机)等效电路图(图1)列写定子和转子电压方程，根据双馈感应风力发电机定子和转子的自感磁链和互感磁链列写定子和转子磁链方程，根据RSC控制原理列写转子电压方程，以上所列写的方程均在dq同步旋转坐标系下；

步骤二：根据步骤一中所列写的定子电压方程以及磁链守恒原则，求取故障后定子磁链解析式；

步骤三：根据步骤一中所列写的定子和转子磁链方程，即可求得转子磁链与转子电流和定子磁链相关的方程；再将步骤二中所求的定子磁链解析式代入所求得的转子磁链与转子电流和定子磁链相关的方程中，求得与转子电流相关的转子磁链方程；将所求得的与转子电流相关的转子磁链方程代入步骤一中根据图1列写的转子电压方程中，可得与转子电流相关的转子电压方程；最后将所求得的与转子电流相关的转子电压方程代入步骤一中根据RSC控制原理列写的转子电压方程中，即可求得转子电流二阶微分方程；