双馈风力发电机电流谐波分析

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1、万方数据第38卷第2期2012年4月兰州理工大学学报JournalofLanzhouUniversityofTechnologyVoL38No．2Apr．2012文章编号：1673-5196(2012)02--0068-05双馈风力发电机电流谐波分析王晓兰，刘军(兰州理工大学电气工程与信息工程学院，甘肃兰州730050)摘要：由于交速恒频发电系统中交一交变频器输出电压中含有大量谐波，导致发电机输出电能质量无法满足实际需求．针对这一问题，在分析双馈发电机数学模型的基础上，对双馈发电机转子侧输入非标准正弦电压情况，以及定子侧电压出现三相不平衡情况时，电机

2、定子及转子侧的电流进行傅里叶分解，分解为基波电流和一系列谐波电流，得到各次谐波幅值及其频宰，从而进行谐波分析和仿真研究，验证分析方法的正确性．关键词：双馈电机#电流I谐波；频谱中图分类号：TM315文献标识码：AHarmonicanalysisofcurrentindouble-fedwindgeneratorWANGXiao-lan．LIUJun(CollegeofElectricalEngineeringandInformationEnding，LaIⅡhouUniv．ofTeck，Lanzhou730050tChina)Abstract：The

3、electro-powerqualityofdouble-fedwindgenerator(DFWG)withAC-to-ACcyeloconvert—ercannotmeettheneedofpowersystembecauseofagreatnumberofharmoniestakesplaceintheoutputvoltageofthecycloconverteradopted．Aimedatthisproblem，basedontheanalysisofDFWGmodel，twocaseswereconsidered，namely：(1)n

4、on-sinusoidalrotorvoltageinjectionand，(2)anunbalancedstatorvoltage．Inbothcases，Fourieranalysiswasconductedtodecomposethenon-sinusoidalcurrentsintoafundamentalcomponentandaseriesofharmoniccomponentsThereforetheamplitudeandfrequencyoftheharmonieswithallorderswereobtainedandthehar

5、monicanalysisandsimulationinvestigationwerecarriedouttoverifythevalidityoftheanalysismethodpropose&Keywords：double-fedgenerator；current；harmonics；frequencyspectrum随着以煤、石油为代表的常规能源逐渐枯竭，以风能、太阳能为代表的新型可再生能源越来越受到世界各国的重视．双馈风力发电系统由于变频器容量只有其发电容量的25％"--30％，并且可以独立控制发电机的有功、无功功率[1]，因此在风力发电系

6、统中得到了广泛的应用．谐波对风力发电机乃至整个电力系统存在不良影响．如增加负载损耗，加速电机老化，造成继电保护设备误动作等[2]．变流器的应用使双馈电机转子侧的电压和频率可调，但同时由阶梯波形理论分析得出：六脉冲变换器产生h=6n士1阶次的谐波m]，使转子侧电流含有谐波分量，进而影响定子侧电流，影响双馈电机输出电能质量．同时，由于定子侧接人收稿日期：2011-07—14基金项目：国家自然科学基金(50967001)作者简介：王晓兰(1963-)，女。甘肃天水人，教授．电网，电网三相不平衡情况下的运行电压，同样对双馈电机转子侧电流产生相应的影响．因此对

7、双馈电机的电流进行谐波分析具有一定的意义．本文主要从以下两方面进行研究：1)转子侧非标准正弦电压输入情况下，双馈电机定子电流谐波情况；2)定子侧三相不平衡状况下，双馈电机转子电流谐波情况．通过对这两种情况下双馈电机的电流进行谐波分析，为谐波治理提供依据．1双馈电机数学模型定子采用发电机惯例，转子采用电动机惯例，转子侧的电压和电流折算到定子侧，双馈电机数学模型如下[z-s]：fv．=／／i一(r．+jx。)J．<．．(1a)【Ur=sE2+(rr+jsX。)J，万方数据第2期王晓兰等；双馈风力发电机电流谐波分析·69·rE,=Ez=ix。kI．．．{j

8、·----Ir+jm(1b)I洋坠=№￡【∞。式中：阢、J。、r。分别为定子侧电压、电流、电阻；U、J，、r