[发明专利]一种计及励磁控制的双馈风电场故障电流计算方法

权利要求书

1.一种计及励磁控制的双馈风电场故障电流计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、在正反转dq坐标系下建立双馈风电场的电磁模型；

步骤2、在外部对称故障条件下，在正转dq坐标系中推导出双馈风力发电机表现出的外电路特性；

步骤3、在外部不对称故障条件下，在正转和反转dq坐标系中推导出双馈风力发电机表现出的外电路特性；

步骤4、结合步骤2和步骤3的分析结果，采用以对称分量法为迭代计算法来进行故障电流计算。

2.根据权利要求1所述的计及励磁控制的双馈风电场故障电流计算方法，其特征在于，步骤1所述的在正反转dq坐标系下建立双馈风电场的电磁模型，具体如下：

步骤1.1、双馈风力发电机采用d轴定子电压定向矢量控制策略，在故障情况下，双馈风力发电机将功率外环闭锁；双馈风力发电机根据机端电压跌落的幅度针对无功指令进行调节，其向电网中馈入的无功电流为：

其中，I_T为馈入电网的无功电流标幺值，λ为机端电压幅值的标幺值；

步骤1.2、定子侧沿用发电机惯例，转子侧沿用电动机惯例，忽略定子绕组中磁链的二阶及以上高次谐波分量，则双馈风力发电机在正反转dq坐标系下的电磁关系式为：

其中ω₁为电网工频角速度，也是正转同步坐标系的旋转角速度，ω₂＝-ω₁为反转同步坐标系的旋转角速度；为定子电压的正序d轴分量与q轴分量，为定子电压的负序d轴分量与q轴分量；为定子电流的正序d轴分量与q轴分量，为定子电流的负序d轴分量与q轴分量，为转子电流的正序d轴分量与q轴分量，为转子电流的负序d轴分量与q轴分量；为定子磁链的正序d轴分量与q轴分量，为定子磁链的负序d轴分量与q轴分量；R_s为定子电阻，L_sσ为定子绕组等效自感，L_m为定转子同轴互感。

3.根据权利要求1所述的计及励磁控制的双馈风电场故障电流计算方法，其特征在于，步骤2所述的在外部对称故障条件下，在正转dq坐标系中推导出双馈风力发电机表现出的外电路特性，具体如下：

在外部对称故障条件下，采用针对定子电压的定向矢量控制策略，定子电压的d轴分量与q轴分量为：

其中，u_f为双馈风力发电机的机端电压幅值；

将式(2)代入式(6)，则有：

由于在实际中R_s的值非常小，因此忽略不计，将式(3)代入式(7)，则有：

在故障稳态条件下，有dψ_sd⁺/dt＝dψ_sq⁺/dt＝0，式(8)可简化为：

通过式(1)所提出的无功支撑要求可得：

把式(10)代入(8)中，得出i_rq⁺的表达式为：

在机组的控制系统中设定故障发生后转子绕组中的电流上限值，其值取I_rset＝1.2，由i_rq⁺得到i_rd⁺的计算式：

将式(12)代入式(8)中，得到i_sd⁺的表达式如下：

在三相对称故障发生时，求出双馈风力发电机的故障电流在正转dq坐标系下的两个方向的分量，对其进行矢量求和，得到总的故障电流表达式：

其中，I_DFIG为总的故障电流，γ_DFIG为其相角，θ_u表示机端电压与统一参考向量之间的角度。