一种双馈式风力发电机转子暂态电流的计算方法技术

本发明专利技术提供一种双馈式风力发电机转子暂态电流的计算方法，包括：在同步速旋转坐标系中，建立电网电压骤升时双馈异步发电机的暂态数学模型；根据暂态数学模型，计算电网电压骤升时的定、转子暂态电流方程；对于设定的电压骤升投入机制，计算定子磁链和转子开路时的定子磁链方程以及从定子侧感应的转子磁链方程；根据电网电压骤升时的定、转子暂态电流方程，以及，定子磁链和转子开路时的定子磁链方程、从定子侧感应的转子磁链方程，得到电网电压对称骤升后，由于定子侧电气量的骤变而感生出的转子暂态电流表达式。本发明专利技术计算过程简单、结果准确，为采用双馈异步发电机的电力系统保护整定工作提供可靠的数据基础。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及风力发电
，具体地，涉及一种双馈式风力发电机转子暂态电流的计算方法。
技术介绍
在各类风力发电机组中，双馈异步发电机(DoubleFedInductionGenerator，DFIG)是目前兆瓦级风力发电机组的主流机型之一。由于双馈式风力发电机的发电机定子直接与电网相连，使得风电机组对电网故障非常敏感。当电网电压骤升故障时，由于磁链不突变，定子磁链中会出现直流分量及负序分量(不对称故障时才会产生)，它们相对高速旋转的转子会产生一个很大的转差率，所以在转子电路中感应出较大的暂态电流，引起转子侧冲击电流升高，容易导致转子侧变流器损坏威胁转子侧变流器的安全。目前，针对双馈风机在电网电压骤升情况下暂态过程分析多集中于机端电压发生三相对称骤升时，定子暂态电流和转子电压。对于三相电压骤升后，直接引起转子侧变流器损坏的转子暂态电流的分析则较少。
技术实现思路
本专利技术实施例的主要目的在于提供一种双馈式风力发电机转子暂态电流的计算方法，为采用双馈式风力发电机的电力系统保护整定工作提供可靠的数据基础。为了实现上述目的，本专利技术提供一种双馈式风力发电机转子暂态电流的计算方法，包括：步骤1，在同步速旋转坐标系中，建立电网电压骤升时双馈异步发电机的暂态数学模型，包括如下定、转子电压方程和定、转子磁链方程：us=Rsis+dψsdtur=Rrir+dψrdt-jωrψr]]>ψs=Lsis+Lmirψr=Lmis+Lrir]]>Ls=Lsσ+LmLr=Lrσ+Lm]]>其中，us、ur分别为定、转子电压矢量；Rs、Rr分别为定、转子电阻；is、ir分别为定、转子电流矢量；ψs、ψr分别为定、转子磁链矢量；ωr为转子角速度；Lsσ、Lrσ分别为定、转子漏感，Lm为定、转子互感，t为时间；步骤2，根据所述暂态数学模型，计算电网电压骤升时的定、转子暂态电流方程：is=1Ls-LrLmψs-1LsLrLm-Lmψrir=-1LsLrLm-Lmψs+1Lr-Lm2Lsψr]]>步骤3，对于设定的电压骤升投入机制，计算定子磁链和转子开路时的定子磁链方程以及从定子侧感应的转子磁链方程：ψs(t>t0)=(1+p)Vsejωsejωst-pVsejωsejωst0e-(t-t0)/τ1ψr0(t>t0)=LmLs[(1+p)Vsejωsejωst-pVsejωsejωst0e-(t-t0)/τ2]τ1=LsRsτ2=LrRr]]>其中，所述设定的电压骤升投入机制为：us(t<t0)=Vseejωstus(t>t0)=Vseejωst+pVseejωstp=(||us||-Vse)/Vse]]>其中，ψr0为从定子侧感应的转子磁链；ωs为定子角速度；Vse为正常运行时定子电压幅值；p为电网电压骤升度；τ1、τ2为衰减时间常数；t0为电网电压对称骤升时刻；步骤4，根据所述电网电压骤升时的定、转子暂态电流方程，以及，所述定子磁链和转子开路时的定子磁链方程、从定子侧感应的转子磁链方程方程，得到电网电压对称骤升后，由于定子侧电气量的骤变而感生出的转子暂态电流表达式：ir=1LsLrLm-Lm·pVsejωsejωst0(e-(t-t0)/τ1-e-(t-t0)/τ2).]]>借助于上述技术方案，本专利技术提出一种双馈式风力发电机转子暂态电流的计算方法，该方法针对风电机组电网电压骤升情况下的暂态过程进行分析，充分考虑了电网电压骤升对转子暂态电流的影响，计算过程简单、结果准确，为采用双馈异步发电机的电力系统保护整定工作提供可靠的数据基础。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术提供的双馈式风力发电机转子暂态电流的计算方法流程示意图；图2是本专利技术提供的电网电压骤升时双馈异步发电机的暂态等效电路示意图；图3是本专利技术具体实施例提供的利用PSCAD仿真得到的转子电流曲线。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供一种双馈式风力发电机转子暂态电流的计算方法，如图1所示，该方法包括：步骤S1，在同步速旋转坐标系中，建立电网电压骤升时双馈异步发电机的暂态数学模型。该步骤的目的是为了研究DFIG在电网电压骤升时的暂态特性。其中，该暂态数学模型包括如下定、转子电压方程和定、转子磁链方程：us=Rsis+dψsdtur=Rrir+dψrdt-jωrψr]]>(公式1)ψs=Lsis+Lmirψr=Lmis+Lrir]]>(公式2)Ls=Lsσ+LmLr=Lrσ+Lm]]>(公式3)上述公式1-3中，us、ur分别为定、转子电压矢量；Rs、Rr分别为定、转子电阻；is、ir分别为定、转子电流矢量；ψs、ψr分别为定、转子磁链矢量；ωr为转子角速度；Lsσ、Lrσ分别为定、转子漏感，Lm为定、转子互感，t为时间。步骤S2，根据步骤S1建立的暂态数学模型，计算电网电压骤升时的定、转子暂态电流方程。具体的，该步骤S2分为两个步骤:步骤S21，根据所述暂态数学模型，建立电网电压骤升时双馈异步发电机的暂态等效电路，如图2所示。步骤S22，对图2所示的暂态等效电路的磁链关系进行分析，获得电网电压骤升时的定、转子暂态电流方程：is=1Ls-LrLmψs-1LsLrLm-Lmψrir=-1LsLrLm-Lmψs+1Lr-Lm2Lsψr]]>(公式4)步骤S3，对于设定的电压骤升投入机制，计算定子磁链和转子开路时的定子磁链方程，以及从定子侧感应的转子磁链方程。其中，该设定的电压骤升投入机制包括如下双馈异步本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双馈式风力发电机转子暂态电流的计算方法，其特征在于，包括：步骤1，在同步速旋转坐标系中，建立电网电压骤升时双馈异步发电机的暂态数学模型，包括如下定、转子电压方程和定、转子磁链方程：us=Rsis+dψsdtur=Rrir+dψrdt-jωrψr]]>ψs=Lsis+Lmirψr=Lmis+Lrir]]>Ls=Lsσ+LmLr=Lrσ+Lm]]>其中，us、ur分别为定、转子电压矢量；Rs、Rr分别为定、转子电阻；is、ir分别为定、转子电流矢量；ψs、ψr分别为定、转子磁链矢量；ωr为转子角速度；Lsσ、Lrσ分别为定、转子漏感，Lm为定、转子互感，t为时间；步骤2，根据所述暂态数学模型，计算电网电压骤升时的定、转子暂态电流方程：is=1Ls-LrLmψs-1LsLrLm-Lmψrir=-1LsLrLm-Lmψs+1Lr-Lm2Lsψr]]>步骤3，对于设定的电压骤升投入机制，计算定子磁链和转子开路时的定子磁链方程以及从定子侧感应的转子磁链方程：ψs(t>t0)=(1+p)Vsejωsejωst-pVsejωsejωst0e-(t-t0)/τ1ψr0(t>t0)=LmLs[(1+p)Vsejψsejωst-pVsejωsejωst0e-(t-t0)/τ2]τ1=LsRsτ2=LrRr]]>其中，所述设定的电压骤升投入机制为：us(t<t0)=Vseejωstus(t>t0)=Vseejωst+pVseejωstp=(||us||-Vse)/Vse]]>其中，ψr0为从定子侧感应的转子磁链；ωs为定子角速度；Vse为正常运行时定子电压幅值；p为电网电压骤升度；τ1、τ2为衰减时间常数；t0为电网电压对称骤升时刻；步骤4，根据所述电网电压骤升时的定、转子暂态电流方程，以及，所述定子磁链和转子开路时的定子磁链方程、从定子侧感应的转子磁链方程方程，得到电网电压对称骤升后，由于定子侧电气量的骤变而感生出的转子暂态电流表达式：ir=1LsLrLm-Lm·pVsejωsejωst0(e-(t-t0)/τ1-e-(t-t0)/τ2).]]>...

【技术特征摘要】
1.一种双馈式风力发电机转子暂态电流的计算方法，其特征在于，包括：
步骤1，在同步速旋转坐标系中，建立电网电压骤升时双馈异步发电机的暂态数学模
型，包括如下定、转子电压方程和定、转子磁链方程：
us=Rsis+dψsdtur=Rrir+dψrdt-jωrψr]]>ψs=Lsis+Lmirψr=Lmis+Lrir]]>Ls=Lsσ+LmLr=Lrσ+Lm]]>其中，us、ur分别为定、转子电压矢量；Rs、Rr分别为定、转子电阻；is、ir分别
为定、转子电流矢量；ψs、ψr分别为定、转子磁链矢量；ωr为转子角速度；Lsσ、Lrσ分
别为定、转子漏感，Lm为定、转子互感，t为时间；
步骤2，根据所述暂态数学模型，计算电网电压骤升时的定、转子暂态电流方程：
is=1Ls-LrLmψs-1LsLrLm-Lmψrir=-1LsLrLm-Lmψs+1Lr-Lm2Lsψr]]>步骤3，对于设定的电压骤升投入机制，计算定子磁链和转子开路时的定子磁链方程
以及从定子侧感应的转子磁链方程：
ψs(t>t0)=(1+p)Vsejωsej&omeg...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘少宇，常静，白恺，刘汉民，宋鹏，朱斯，刘京波，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网新源张家口风光储示范电站有限公司，华北电力科学研究院有限责任公司，华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：北京;11