【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于新能源并网控制，具体涉及一种基于chopper电路的dfig短路电流建模方法。
技术介绍
1、随着风力发电在我国不断发展，不使用crowbar电阻控制转子回路短路电流的中压双馈风力发电机变得越来越普及，这一类电机采用chopper(撬棒)电阻控制转子侧的短路电流，其在短路电流的计算上与传统双馈风力发电机存在较大的差异。因此对这一类采用chopper电阻控制转子侧的短路电流的中压双馈风力发电机进行建模分析，并构建数学方程分析短路电流就显得十分有意义。
2、近几年来，随着双碳计划提出与中国能源消耗的逐渐增长，中国对于清洁能源的需求越来越大；在这样的情况下，风能作为中国新能源发电中重要的一环，其发挥的作用也在逐步增加。因此，风电机组需要更高的额定电压以满足不断增加的单机出力能力与风电装机容量，这些容量更大的新能源发电设备接入电网不单会使电网的电能质量产生影响，而且在电网发生故障的时候有可能会导致电网发生连锁故障，可能会导致电网故障的扩大，造成更加严重的事故。
3、在风力发电厂发生的故障之中，风电机组不具备低电压穿越能力而造成的脱网事故往往会造成严重的后果，例如甘肃酒泉大规模风电脱网事故、西北电网风机脱网事故都对于大电网产生了较大的损害，并且产生了较为严重的后果。因此，对于风力发电机的短路电流进行建模分析，针对其可能出现的短路电流制定合适的低电压穿越计划，就对解决风力发电机的低电压穿越问题非常有帮助。
4、目前关于双馈风力发电机短路电流的研究主要集中于故障时闭锁双馈风力发电机转子侧变流器
5、上述现有技术虽然提及了仅带斩波电路的dfig，然而针对仅使用斩波电路的dfig进行三相接地故障的进行建模和分析是一个需要优化的问题。因此，目前针对使用chopper电路的双馈风力发电机(dfig)建模和分析，并对三相对称故障的转子电流进行数学建模仍然是一个需要优化的领域。
技术实现思路
1、鉴于上述，本专利技术提供了一种基于chopper电路的dfig短路电流建模方法，其通过对转子回路的分析，考虑chopper回路导通的影响，能够提供更加精确的转子回路建模，使转子电路中短路电流的理论模型与仿真模型更好地吻合。
2、一种基于chopper电路的dfig短路电流建模方法，包括如下步骤：
3、(1)根据dfig的系统结构模型建立dfig的数学模型；
4、(2)基于三相对称短路和dfig直流母线拓扑，在所述数学模型基础上建立dfig在定子发生三相对称故障时的转子回路拓扑模型；
5、(3)对所述转子回路拓扑模型进行求解得到chopper关闭时转子回路的短路电流；
6、(4)分析dfig机侧变流器三相闭锁情况下chopper回路的启动条件，计算chopper启动后转子回路的短路电流；
7、(5)根据chopper启动与关闭的时间关系，完成dfig短路电流建模。
8、进一步地，所述步骤(1)中dfig的数学模型包括磁链方程和电压方程两部分，磁链方程的表达式如下：
9、
10、电压方程的表达式如下：
11、
12、其中：和分别表示正向同步旋转dq坐标系中dfig定子磁链的d轴分量和q轴分量，和分别表示正向同步旋转dq坐标系中dfig转子磁链的d轴分量和q轴分量，ls和lr分别表示dfig的定子电感和转子电感，lm表示dfig的定转子互感，rs和rr分别表示dfig的定子电阻和转子电阻，和分别表示正向同步旋转dq坐标系中dfig定子电流的d轴分量和q轴分量，和分别表示正向同步旋转dq坐标系中dfig转子电流的d轴分量和q轴分量，和分别表示正向同步旋转dq坐标系中dfig的定子电压d轴分量和转子电压d轴分量，和分别表示逆向同步旋转dq坐标系中dfig的定子电压d轴分量和转子电压d轴分量，ωslip为转差角频率且ωslip＝ωs-ωr，ωr为dfig的转子角频率，ωs为dfig的额定角频率，t表示时间。
13、为了分析三相对称故障条件下的转子回路电流，可以在建立了dfig数学模型的基础上对dfig及其直流母线与机侧变流器进行拓扑模型的建立，进一步地，所述步骤(2)中dfig在定子发生三相对称故障时的转子回路拓扑模型表达式如下：
14、
15、其中：表示转子旋转坐标系下dfig的转子电流，u′r.eq表示dfig机侧变流器的等效电压，表示转子旋转坐标系下dfig的转子电压故障初值，ur0表示同步旋转坐标系下dfig的转子电压故障初值，udc为dfig的直流母线电压，k表示定转子的基波绕组匝数比，表示定转子的匝数比，s为转差率，us为dfig的定子侧额定电压，ts为定子回路的衰减系数且ts＝m/(lrrs)，m为一个中间变量且p为电压跌落系数，j为虚数单位。
16、进一步地，所述步骤(3)中对转子回路拓扑模型进行求解得到chopper关闭时转子回路的短路电流表达式如下：
17、
18、其中：表示chopper关闭时转子回路的短路电流，tr为转子回路的衰减系数且tr＝m本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于Chopper电路的DFIG短路电流建模方法，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的DFIG短路电流建模方法，其特征在于：所述步骤(1)中DFIG的数学模型包括磁链方程和电压方程两部分，磁链方程的表达式如下：
3.根据权利要求2所述的DFIG短路电流建模方法，其特征在于：所述步骤(2)中DFIG在定子发生三相对称故障时的转子回路拓扑模型表达式如下：
4.根据权利要求3所述的DFIG短路电流建模方法，其特征在于：所述步骤(3)中对转子回路拓扑模型进行求解得到Chopper关闭时转子回路的短路电流表达式如下：
5.根据权利要求4所述的DFIG短路电流建模方法，其特征在于：所述积分常数C1的表达式如下：
6.根据权利要求4所述的DFIG短路电流建模方法，其特征在于：所述步骤(4)中当DFIG机侧变流器发生三相闭锁时，电机转子的能量回馈直流母线，导致直流母线的电压上升，当直流母线电压上升到Chopper回路启动电压阈值时，Chopper启动，转子回路的电路结构发生变化，直流母线的电压下降，以防止功率器件因电压过高而
7.根据权利要求6所述的DFIG短路电流建模方法，其特征在于：所述步骤(4)中对调整后的转子回路拓扑模型进行求解得到Chopper启动后转子回路的短路电流表达式如下：
8.根据权利要求7所述的DFIG短路电流建模方法，其特征在于：所述积分常数C2的表达式如下：
9.根据权利要求7所述的DFIG短路电流建模方法，其特征在于：所述步骤(5)中将Chopper启动和关闭后对应转子回路的短路电流方程进行复合，从而构建得到DFIG短路电流的表达式如下：
10.根据权利要求9所述的DFIG短路电流建模方法，其特征在于：所述函数f(P,t)的表达式如下：
...【技术特征摘要】
1.一种基于chopper电路的dfig短路电流建模方法，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的dfig短路电流建模方法，其特征在于：所述步骤(1)中dfig的数学模型包括磁链方程和电压方程两部分，磁链方程的表达式如下：
3.根据权利要求2所述的dfig短路电流建模方法，其特征在于：所述步骤(2)中dfig在定子发生三相对称故障时的转子回路拓扑模型表达式如下：
4.根据权利要求3所述的dfig短路电流建模方法，其特征在于：所述步骤(3)中对转子回路拓扑模型进行求解得到chopper关闭时转子回路的短路电流表达式如下：
5.根据权利要求4所述的dfig短路电流建模方法，其特征在于：所述积分常数c1的表达式如下：
6.根据权利要求4所述的dfig短路电流建模方法，其特征在于：所述步骤(4)中当dfig机侧变流器发生三相闭锁时，电机转子的能量回馈直流母线，导致直流母线的电...
【专利技术属性】
技术研发人员：孟广军，赵俊杰，陆凯东，唐钰铭，贺遇烗，年珩，
申请(专利权)人：国家电投集团广西兴安风电有限公司，
类型：发明
国别省市：
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