基于數(shù)學(xué)解析方法的雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)組暫態(tài)特性研究.pdf

1、隨著能源危機(jī)的加深和人們對(duì)于環(huán)境問(wèn)題的關(guān)注的不斷提升，風(fēng)力發(fā)電在世界各國(guó)呈現(xiàn)出迅猛增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)（DFIG）的結(jié)構(gòu)有別于傳統(tǒng)的同步和異步電機(jī)，對(duì)于其暫態(tài)特性及故障反應(yīng)機(jī)理的研究不夠深入，尚未形成成熟的故障分析方法與解析計(jì)算模型。因此，本文做如下研究：
　　為使DFIG暫態(tài)解析適用于更多電網(wǎng)故障，提出了一種建立機(jī)側(cè)變流器（RSC）暫態(tài)模型的方法。利用Simulink仿真，研究控制信號(hào)傳輸過(guò)程中重要節(jié)點(diǎn)的波形特征，得出了轉(zhuǎn)

2、子電壓、電流之間的“趨勢(shì)”規(guī)律，并用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)邏輯證明其“趨勢(shì)”滿(mǎn)足RSC內(nèi)環(huán)控制策略。繼而對(duì)一般情況進(jìn)行推廣，得出了一種適用于更多控制策略的RSC暫態(tài)模型建模方法。
　　針對(duì)應(yīng)用疊加原理、拉氏變換解析復(fù)雜繁瑣，基于狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣并以磁鏈為狀態(tài)變量對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行求解。狀態(tài)變量系數(shù)分為四個(gè)區(qū)域，正對(duì)角區(qū)域決定狀態(tài)變量解的頻率和衰減時(shí)間常數(shù)，反對(duì)角兩個(gè)區(qū)域同時(shí)不為零，對(duì)頻率和衰減時(shí)間造成偏移，否則，沒(méi)有影響。以控制策略為基礎(chǔ)的轉(zhuǎn)子變換器

3、暫態(tài)等效模型，對(duì)應(yīng)地改變四個(gè)區(qū)域下方兩個(gè)區(qū)域。解析適用各種故障類(lèi)型。仿真發(fā)現(xiàn)，有功功率和無(wú)功功率對(duì)首個(gè)周期有嚴(yán)重影響，之后影響微弱。
　　研究了RSC控制策略對(duì)DFIG暫態(tài)電流的影響。當(dāng)今雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的低壓穿越能力越來(lái)越好，一定程度的電壓跌落不再依靠撬棒回路保護(hù)，轉(zhuǎn)子側(cè)變流器的控制策略影響越來(lái)越明顯。針對(duì)忽視RSC影響的研究，利用狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣對(duì)計(jì)及RSC控制策略的電機(jī)模型進(jìn)行解析。研究以PI控制策略為例，其比例系數(shù)影響暫態(tài)電流的

4、幅值和衰減時(shí)間常數(shù)，等效于轉(zhuǎn)子側(cè)附加電阻值；積分系數(shù)會(huì)影響暫態(tài)電流頻率、衰減時(shí)間及幅值，但數(shù)值較??；解耦控制引入的電壓補(bǔ)償項(xiàng)是引起暫態(tài)電流頻率變化的主要原因；控制策略中的有功無(wú)功計(jì)算表達(dá)式也會(huì)影響頻率。及時(shí)改變控制策略，有助于削弱暫態(tài)分量，便于配合出口的電網(wǎng)保護(hù)。
　　分析了計(jì)及Crowbar保護(hù)的DFIG暫態(tài)特征?？紤]變流器控制策略的影響，更能準(zhǔn)確的表征真實(shí)的DFIG的暫態(tài)電流。運(yùn)用狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣解析方法，推導(dǎo)出計(jì)及Crowbar