【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及基于频域解析的DFIG撬棒电阻整定约束计算方法，属于电气传动应用
技术介绍
撬棒电路实现了双馈风力发电机(Doubly-fedInductionGenerator,简称DFIG)在低电压穿越过程中的转子变流器旁路保护。采用该保护方法进行控制时，转子变流器失去对转子电流的控制，暂态特性完全取决于撬棒电路的参数，撬棒电阻的整定阻值是双馈风力发电机实现低电压穿越和适时恢复交流励磁的关键因素。撬棒电路触发期间的定转子暂态电流解析是实现该参数整定的技术瓶颈。目前双馈发电机撬棒电阻整定方法主要有3类方法：1)根据发电机参数和电网电压跌落特性，通过低电压穿越电磁仿真实现参数整定。由于该方法的物理过程不明确，需要在多种工况下分别进行仿真，计算成本高。2)忽略双馈发电机定转子电阻的条件下，通过触发期间的定转子暂态电流解析，为确保低电压穿越过程转子暂态电流和直流母线电压不超越限值，实现撬棒电阻整定。该方法存在误差，且误差限难以确定，仅能对工程应用提供参考。3)通过定转子瞬态时间常数，在时域中分析低电压穿越过程中的绕组最大暂态电流，但是定转子的暂态直流电流是近似直流，实际上是以较缓慢的角频率旋转，且误差产生原因不明，需要结合工程经验进行参数调整。由此可见，当前，双馈发电机组撬棒电阻整定多依赖实验试探、工程经验、仿真或近似计算的方法，上述方法均存在成本高、周期长、电阻整定范围不明确、撬棒电路触发后...
【技术保护点】
一种基于频域解析的DFIG撬棒电阻整定约束计算方法，其特征是，参数定义：定子静止坐标系中的转子电压，转子旋转坐标系中的转子电压定子静止坐标系中的定子电压定子静止坐标系中的定子电流，定子静止坐标系中的转子电流转子旋转坐标系中的定子电流，转子旋转坐标系中的转子电流定子静止坐标系中的定子磁链，定子静止坐标系中的转子磁链Rs定子电阻，Rr转子回路总电阻Rrw转子绕组电阻，Rc转子撬棒电阻Lss定子漏感，Lrs转子漏感Lm定转子互感，Ls定子电感，Lr转子电感Lrr由转子绕组产生的穿过气隙的自感NrkNr定子有效匝数NskNs转子有效匝数k绕组折算系数ω1电网电压同步转速，ωr转子旋转电角速度θr定子A相绕组与转子a相绕组之间的角度Udc四象相变流器直流母线电压设定值pn发电机极对数θsp0电网电压跌落时刻正序电压，θsn0电网电压跌落时刻负序电压的初相角电网电压跌落后正序电压的矢量模，电网电压跌落后负序电压的矢量模Re对复数求取实部的算子Im对复数求取虚部的算子；参数上标定义：→空间矢量s定子坐标系，r转子坐标系'经绕组折算后的数值；参数下标定义：α定子两相静止坐标系α轴，β定子两相静止坐标系...
【技术特征摘要】
1.一种基于频域解析的DFIG撬棒电阻整定约束计算方法，其特征是，
参数定义：
定子静止坐标系中的转子电压，转子旋转坐标系中的转子电压
定子静止坐标系中的定子电压
定子静止坐标系中的定子电流，定子静止坐标系中的转子电流
转子旋转坐标系中的定子电流，转子旋转坐标系中的转子电流
定子静止坐标系中的定子磁链，定子静止坐标系中的转子磁链
Rs定子电阻，Rr转子回路总电阻
Rrw转子绕组电阻，Rc转子撬棒电阻
Lss定子漏感，Lrs转子漏感
Lm定转子互感，Ls定子电感，Lr转子电感
Lrr由转子绕组产生的穿过气隙的自感
NrkNr定子有效匝数
NskNs转子有效匝数
k绕组折算系数
ω1电网电压同步转速，ωr转子旋转电角速度
θr定子A相绕组与转子a相绕组之间的角度
Udc四象相变流器直流母线电压设定值
pn发电机极对数
θsp0电网电压跌落时刻正序电压，θsn0电网电压跌落时刻负序电压的初相角
电网电压跌落后正序电压的矢量模，电网电压跌落后负序电压的矢量模
Re对复数求取实部的算子
Im对复数求取虚部的算子；
参数上标定义：
→空间矢量
s定子坐标系，
r转子坐标系
'经绕组折算后的数值；
参数下标定义：
α定子两相静止坐标系α轴，
β定子两相静止坐标系β轴
s定子，
r转子；
包括以下步骤：
1)在定子静止坐标系和转子旋转坐标系中的定、转子电压空间矢量方程分别为：
Uss→=RsIss→+dψss→dt]]>(式1a)
Urr→=RrIrr→+dψrr→dt]]>(式1b)
在定转子相数相同的条件下，由绕组折算系数Irs′Irs=Irr′Irr=NrkNrNskNs=k]]>和Urs′Urs=Urr′Urr=NskNsNrkNr=1k,]]>根据(式1b)进行绕组归算得到：
Urr′→=Rr′Irr′→+Lrr′dIrr′→dt+Lrδ′dIrr′→dt+Lm′dIsr′→dt]]>(式2)
经过绕组归算，Lrr'等于Lm'；通过(式2)计算得：
Urr′→=Rr′Irr′→+Lm′(dIrr′→dt+dIsr→dt)+Lrδ′dIrr′→dt]]>(式3)
在定子静止坐标系中，(式3)表示为：
Urs′→e-jθr=Rr′Irs′→e-jθr+Lm′d(Irs′→e-jθr+Iss→e-jθr)dt+Lrδ′d(Irs′→e-jθr)dt]]>(式4)
由(式4)得定子两相静止坐标系中的转子电压方程：
Urs′→=Rr′Irs′→+Lr′dIrs′→dt+Lm′dIss→dt-jωrLm′Iss→-jωrLr′Irs′→]]>(式5)
考虑电网电压跌落t0时刻的电流初值，由(式5)进行Laplace变换得：
Irs′=Urs′+Lr′Irs′→(t0)+Lm′Iss→(t0)-(s-jωr)Lm′IssRr′+(s-jωr)Lr′]]>(式6)
将(式6)带入ψss=LsIss+Lm′Irs′]]>得：
ψss=LsIss+Lm′[Urs′+Lr′Irs′→(t0)+Lm′Iss→(t0)-(s-jωr)Lm′IssRr′+(s-jωr)Lr′]]]>(式7)
电网电压跌落后的空间矢量表达式为：
Uss→=|Uspm→|ej(ω1t+θsp0)+|Usnm→|ej(-ω1t+θsn0)]]>(式8)
对(式8)进行Laplace变换可得：
Uss=|Uspm→|s-jω1ejθsp0+|Usnm→|s+jω1ejθsn0]]>(式9)
考虑电网电压跌落t0时刻的磁链初值，对(式1a)进行Laplace变换得：
Uss=RsIss+sψss-ψss→(t0)]]>(式10)
2)定子暂态电流计算
电网电压跌落后，触发撬棒电路对转子绕组进行短接，通过零状态响应和零输入响应
对定子的暂态电流进行计算；
将(式7)、(式9)代入(式10)，得在频域中的表达式为：
Iss=Is1s+Is2s]]>(式11)
式中和分别为定子暂态电流在定子静止坐标系的零状态响应和零输入响应，表达
式分别为：
Is1s=[Rr′+(s-jωr)Lr′](s+jω1)|Uspm|ejθsp0+[Rr′+(s-jωr)Lr′](s-jω1)|Usnm|ejθsn0(s2+ω12)A1=NUM1(s)DEN1(s)]]>(式12)
Is2s=[Rr′+(s-jωr)Lr′]ψss→(t0)-sLm′ψrs′→(t0)A1=NUM1(s)DEN1(s)]]>(式13)
式中A1＝s2Lr'Ls-s2Lm'2+sLr'Rs+sRr'Ls-sjωrLr'Ls+sjωrLm'2-jωrLr'Rs+Rr'Rs；NUM1(s)
和NUM2(s)为表达式的替代分子，DEN1(s)和DEN2(s)为表达式的替代分母；
计算NUM1(s)/DEN1(s)表达式的四个极点为：
a1=jω1a2=-jω1a3=-RsLr′-Rr′Ls+LsLr′jωr-jωrLm&pr...
【专利技术属性】
技术研发人员：骆皓，曹阳，郭巍，庄俊，詹熙，曾磊，黄灿，
申请(专利权)人：南京工程学院，国电南京自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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