具有低电压穿越能力双馈风电机组故障暂态特性分析

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1、第41卷第2期电力系统保护与控制VO1．41NO．22013年1月16曰PowerSystemProtectionandControlJan．16．2O13具有低电压穿越能力的双馈风电机组故障暂态特性分析毕天姝，刘素梅，薛安成，杨奇逊(新能源电力系统国家重点实验室，华北电力大学，北京102206)摘要：对目前广泛应用的双馈风电机组来说，其故障电磁暂态特性相对较复杂，不仅与发电机本身暂态特性有关，也与变换器相关控制与保护策略密切联系。已有双馈风电机纽故障特性的分析多数基于较多假设条件，不足以全面评估和认识大量风电接入对电网故障特性的影响。基于典型并网控制和低电压穿越控制策略，在理论上推导了故障

2、初始阶段Crowbar投入、故障发生一段时间后Crowbar切除且转子变换器控制作用以及故障期间Crowbar始终未投入等情况下双馈发电机的短路电流计算公式。同时，从定量仿真分析角度揭示了双馈风力发电机组在故障发生、切除全过程中的暂态响应特性。所得研究结论将能为大规模风电接入电网后现有保护适应性分析及其新原理研究提供较好的理论支撑。关键词：双馈风力发电机；电磁暂态特性；短路电流；低电压穿越；风力发电Faultanalysisofdoublyfedinductiongeneratorwindturbineswithlow—voltageride—throughcapabilityBITian-

3、shu，LIUSu—mei，XUEAn-cheng，YANGQi-xHn(StateKeyLaboratoryofAlternateElectricalPowerSystemwithRenewableEnergySources，NoahChinaElectricPowerUniversityBeijing102206，China)Abstract：Forthewidelyemployedwindturbineswithdoublyfedinductiongenerator(DFIG)，theirfaultbehaviorsaredifferentfromtheonesofthetraditi

4、onalsynchronousgenerators．ThefaultcharacteristicsarenotonlyrelatedtothetransientresponsesofDFIG,buttothecontrolandprotectionschemesoftheinterfacedconverters．However,theexistingfaultanalysesarebasedonsomeidealassumptions，andtheyarenotenoughtocompletelyrevealtheimpactsoflarge-scalewindpowerpenetratio

5、nonthefaultcharacteristicsofthepowergrid．Inthispaper,thedetailedwindturbinewithDFIGmodelisfirstlyoutlinedincludingthetypicalintegrationandlow—voltageride．through(LVRT、controlSCheme．Andthentheshort—circuitcurrentexpressionsofDFIGwithLVRTcapabilityarederivedatdiferenttimesegmentofafault．Moreover,from

6、theperspectivesofquantitativeanalysisthetransientfaultresponseofthewindturbineWit}1DFIGiSclarifiedduringtheentireperiodfromtheoccurrenceofthefaultstoitsclearance．Theresultsareavailableforevaluatingtheadaptationoftheexistingprotectionschemesanddevelopingthenewprotectionprinciples．Thisworkissupported

7、byNationalHigh-techResearchandDevelopmentProgramofChina(863Program)(No．2012AA050208)．Keywords：doublyfedinductiongenerator(DFIG)；faultcharacteristics；shortcircuitcurrents；low—voltageride—through；windpower中图分