基于雙饋風(fēng)電機(jī)組的短路電流計(jì)算方法.pdf

1、近年來(lái)風(fēng)力發(fā)電在全球得到了迅速發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電在電力能源中所占比列越來(lái)越高，無(wú)論是并網(wǎng)規(guī)模還是單機(jī)容量都有很大提高。風(fēng)電系統(tǒng)對(duì)于電網(wǎng)的影響已經(jīng)不能忽略，風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)容量達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，需要考慮風(fēng)電機(jī)組對(duì)電網(wǎng)提供的短路電流。因此，研究風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)風(fēng)電機(jī)組的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行特性、故障暫態(tài)特性以及短路電流的計(jì)算方法很有必要，在進(jìn)行電網(wǎng)設(shè)備的選擇、校驗(yàn)和繼電保護(hù)的整定、配置時(shí)都需要考慮并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組提供的短路電流。
　　目前，由雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)構(gòu)成的變速恒頻

2、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)已成為全球風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展趨勢(shì)。首先，介紹變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成和運(yùn)行原理，建立雙饋風(fēng)電機(jī)組不同物理構(gòu)件的數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)不同坐標(biāo)系下雙饋發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)數(shù)學(xué)方程，并選取方便分析短路計(jì)算的多機(jī)等值簡(jiǎn)化方法。利用所得穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)方程，對(duì)雙饋風(fēng)電機(jī)組穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)子側(cè)和網(wǎng)側(cè)控制部分進(jìn)行研究，得到以雙PWM變換器為控制系統(tǒng)的雙饋風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)子側(cè)和網(wǎng)側(cè)變換器的控制策略。同時(shí)，對(duì)雙饋發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)、定子側(cè)和直流側(cè)的保護(hù)部分的工作原理和實(shí)

3、現(xiàn)方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
　　利用所得暫態(tài)數(shù)學(xué)方程，在分析影響雙饋風(fēng)電機(jī)組暫態(tài)特性因素的基礎(chǔ)上，研究雙饋風(fēng)電機(jī)組發(fā)生對(duì)稱(chēng)短路和不對(duì)稱(chēng)短路前后定、轉(zhuǎn)子的磁鏈、電壓和電流的電磁暫態(tài)機(jī)理，由定、轉(zhuǎn)子磁鏈推導(dǎo)出雙饋風(fēng)電機(jī)組定子暫態(tài)短路電流的計(jì)算表達(dá)式，該表達(dá)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(shí)定子初始磁鏈時(shí)，考慮定子電阻的影響;分析故障瞬時(shí)轉(zhuǎn)子初始磁鏈時(shí)，利用推導(dǎo)所得轉(zhuǎn)子磁鏈方程式求得。通過(guò)研究不同類(lèi)型短路故障情況下定、轉(zhuǎn)子磁

4、鏈的暫態(tài)表達(dá)式，并考慮撬棒電路的影響，從而推導(dǎo)出雙饋風(fēng)電機(jī)組定子暫態(tài)短路電流的詳細(xì)表達(dá)式，為風(fēng)電系統(tǒng)內(nèi)雙饋風(fēng)電機(jī)組的暫態(tài)性能評(píng)估提供計(jì)算依據(jù)。
　　然后，利用國(guó)內(nèi)常用的運(yùn)算曲線法對(duì)本文所推導(dǎo)的雙饋風(fēng)電機(jī)組定子短路電流表達(dá)式進(jìn)行化簡(jiǎn)，得到滿足工程計(jì)算要求的短路電流計(jì)算方法。該方法將含風(fēng)電機(jī)組的電力系統(tǒng)簡(jiǎn)化等值，使電力系統(tǒng)變換為僅由發(fā)電機(jī)支路和系統(tǒng)支路組成的二支路網(wǎng)絡(luò)。分別對(duì)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(jì)算進(jìn)行說(shuō)明，繪制不同短路故障類(lèi)型的風(fēng)電機(jī)組短路電流工頻周期分量的運(yùn)算曲線，并通過(guò)實(shí)際算例檢驗(yàn)該運(yùn)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(fēng)電場(chǎng)模型，得到仿真結(jié)果的短路電流曲線，并在MATLAB中進(jìn)行編程計(jì)算得到計(jì)算結(jié)果的短路電流曲線，將仿真結(jié)果與計(jì)算結(jié)果的短路電流最大值、最大值到達(dá)時(shí)刻進(jìn)行對(duì)比并得到相對(duì)誤差，驗(yàn)證在不同短路故障類(lèi)型和故障位置的情況下本文提出的雙饋風(fēng)