[發明專利]基于頻域解析的DFIG撬棒電阻整定約束計算方法

有效

• 申請號: 201610081051.0
• 申請日: 2016-02-04
• 公開（公告）號: CN105678017B
• 公開（公告）日: 2019-02-19
• 發明（設計）人: 駱皓;曹陽;郭巍;莊俊;詹熙;曾磊;黃燦
• 申請（專利權）人: 南京工程學院;國電南京自動化股份有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;H02J3/38
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 耿英;董建林

本發明提出了一種基于頻域解析的DFIG撬棒電阻整定約束計算方法，通過Laplace變換，在頻域內實現撬棒電路觸發后定轉子電流零狀態響應和零輸入響應的求解和疊加。采用Laplace反變換，求解定轉子暫態電流的時域解。通過分析定轉子電流在頻域和時域的求解所得解析表達式的物理特性，計算不同轉速、不同撬棒電阻條件下撬棒電路觸發后的線電壓上限，依據該上限值得到撬棒電阻阻值的約束條件，確保轉子變流器在撬棒電路觸發期間被可靠旁路。

技術領域

本發明涉及基于頻域解析的DFIG撬棒電阻整定約束計算方法，屬于電氣傳動應用技術領域。

背景技術

撬棒電路實現了雙饋風力發電機(Doubly-fed Induction Generator,簡稱DFIG)在低電壓穿越過程中的轉子變流器旁路保護。采用該保護方法進行控制時，轉子變流器失去對轉子電流的控制，暫態特性完全取決于撬棒電路的參數，撬棒電阻的整定阻值是雙饋風力發電機實現低電壓穿越和適時恢復交流勵磁的關鍵因素。撬棒電路觸發期間的定轉子暫態電流解析是實現該參數整定的技術瓶頸。

目前雙饋發電機撬棒電阻整定方法主要有3類方法：

1)根據發電機參數和電網電壓跌落特性，通過低電壓穿越電磁仿真實現參數整定。由于該方法的物理過程不明確，需要在多種工況下分別進行仿真，計算成本高。

2)忽略雙饋發電機定轉子電阻的條件下，通過觸發期間的定轉子暫態電流解析，為確保低電壓穿越過程轉子暫態電流和直流母線電壓不超越限值，實現撬棒電阻整定。該方法存在誤差，且誤差限難以確定，僅能對工程應用提供參考。

3)通過定轉子瞬態時間常數，在時域中分析低電壓穿越過程中的繞組最大暫態電流，但是定轉子的暫態直流電流是近似直流，實際上是以較緩慢的角頻率旋轉，且誤差產生原因不明，需要結合工程經驗進行參數調整。

由此可見，當前，雙饋發電機組撬棒電阻整定多依賴實驗試探、工程經驗、仿真或近似計算的方法，上述方法均存在成本高、周期長、電阻整定范圍不明確、撬棒電路觸發后轉子變流器被旁路的可靠性難以保證的問題。

在此前提下，通過雙饋風力發電機在撬棒電路觸發過程中的定轉子電流解析，計算不同轉速、不同撬棒電阻條件下的暫態過程撬棒電路線電壓上限，得到撬棒電阻整定值的約束條件，對于確保撬棒電路觸發期間轉子變流器的可靠旁路、提高發電機組低電壓可靠性和降低撬棒電路參數設計難度，均有顯著意義。

發明內容

本發明針對上述技術難題，提出一種基于Laplace變換和反變換的定轉子暫態電流計算方法，該解析方法適用于任意跌落深度的電網電壓平衡或不平衡故障。通過Laplace變換，在頻域內實現撬棒電路觸發后定轉子電流零狀態響應和零輸入響應的求解和疊加。采用Laplace反變換，求解定轉子暫態電流的時域解。

通過分析定轉子電流在頻域和時域的求解所得解析表達式的物理特性，計算不同轉速、不同撬棒電阻條件下撬棒電路觸發后的線電壓上限，依據該上限值得到撬棒電阻阻值的約束條件，確保轉子變流器在撬棒電路觸發期間被可靠旁路。

為解決上述技術問題，本發明提供一種基于頻域解析的DFIG撬棒電阻整定約束計算方法，其特征是，參數定義：

定子靜止坐標系中的轉子電壓，轉子旋轉坐標系中的轉子電壓

定子靜止坐標系中的定子電壓

定子靜止坐標系中的定子電流，定子靜止坐標系中的轉子電流

轉子旋轉坐標系中的定子電流，轉子旋轉坐標系中的轉子電流

定子靜止坐標系中的定子磁鏈，定子靜止坐標系中的轉子磁鏈

R_s定子電阻，R_r轉子回路總電阻