提高雙饋風(fēng)電機(jī)組故障穿越能力的組合技術(shù)方案研究

梁智敏， 高 亮

(上海電力學(xué)院電氣工程學(xué)院， 上海 200090)

提高雙饋風(fēng)電機(jī)組故障穿越能力的組合技術(shù)方案研究

梁智敏， 高 亮

(上海電力學(xué)院電氣工程學(xué)院， 上海 200090)

旁路保護(hù)技術(shù)存在雙饋風(fēng)電機(jī)組失控的問題，因而發(fā)生故障時振蕩較嚴(yán)重，但該保護(hù)在故障恢復(fù)退出運行后系統(tǒng)恢復(fù)平穩(wěn)的速度卻很快，轉(zhuǎn)子串聯(lián)定值電阻雖然解決了雙饋風(fēng)電機(jī)組的失控問題，但相對于串聯(lián)動態(tài)電阻，后者在故障時的波動更加平穩(wěn)。本文在分析了上述問題后，提出了綜合轉(zhuǎn)子串聯(lián)動態(tài)電阻保護(hù)和旁路保護(hù)的新組合保護(hù)方案，該方案結(jié)合直流側(cè)卸荷電路可以明顯改善機(jī)組在故障時的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性和瞬態(tài)特性。在轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻理論分析的基礎(chǔ)上，基于PSCAD/EMTDC對各種方案進(jìn)行仿真研究，結(jié)果表明所提方案的各項性能優(yōu)于傳統(tǒng)方案，具有應(yīng)用意義。

雙饋風(fēng)電機(jī)組； 故障穿越； 旁路保護(hù)； 串聯(lián)動態(tài)電阻； 卸荷電路

1 引言

當(dāng)今世界的能源危機(jī)和環(huán)境惡化的現(xiàn)實迫使人們將目光向可再生能源轉(zhuǎn)移，而風(fēng)力發(fā)電目前已經(jīng)成為企業(yè)關(guān)注的重點。雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī) (Doubly-Fed Induction Generator，DFIG)具備變速恒頻、有功和無功能夠解耦控制、變流器容量小等特點，是目前大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電的主流機(jī)型之一[1，2]。

大規(guī)模風(fēng)電接入電網(wǎng)會給電網(wǎng)運行帶來很大的挑戰(zhàn)，當(dāng)電網(wǎng)故障時，DFIG轉(zhuǎn)子側(cè)出現(xiàn)過電流和過電壓[3]，不具備低電壓穿越能力的機(jī)組為了避免變流器被損壞，會將大容量風(fēng)電機(jī)組退出，因此將導(dǎo)致電網(wǎng)功率不平衡，很可能發(fā)生連鎖反應(yīng)造成大規(guī)模停電[4]，給電力系統(tǒng)的運行帶來不利的影響。在某些歐洲國家，風(fēng)力發(fā)電所占電網(wǎng)的容量比例已高達(dá)20%[5]，如此大容量的風(fēng)機(jī)若不具備故障穿越能力而全部脫網(wǎng)，可能導(dǎo)致電網(wǎng)崩潰。很多國家的并網(wǎng)導(dǎo)則要求風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在電網(wǎng)電壓跌落的情況下具有不脫網(wǎng)運行和提供無功支持的能力[6，7]，因此風(fēng)電機(jī)組具備一定的低電壓穿越能力是風(fēng)電并網(wǎng)中的核心技術(shù)。

目前主要采用旁路保護(hù)電路來實現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組在大干擾下的低電壓穿越能力,最初的旁路保護(hù)僅通過晶閘管短路轉(zhuǎn)子繞組來保護(hù)機(jī)組本身，但這樣機(jī)組必須脫離電網(wǎng)。經(jīng)過改進(jìn)，一組旁路電阻被接入轉(zhuǎn)子電路用來限制轉(zhuǎn)子的過電流，這種方法能夠保證機(jī)組不間斷運行，滿足風(fēng)電機(jī)組故障穿越能力的要求[8]。

雖然旁路保護(hù)能夠快速抑制轉(zhuǎn)子電流的增大，但這會帶來新的問題，故障發(fā)生后，電網(wǎng)需要大量的無功功率的支撐來完成電壓恢復(fù)，而投入旁路電路使得電機(jī)轉(zhuǎn)子被短接，DFIG以感應(yīng)電機(jī)方式運行，也需要從電網(wǎng)吸收大量無功功率，加劇了系統(tǒng)無功功率的不足，威脅風(fēng)電場附近電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性[1]。而且采用此種方式，DFIG的電磁轉(zhuǎn)矩不可控且波動劇烈[9]。就一般情況來說，電磁轉(zhuǎn)矩波動接近5倍額定值，將對風(fēng)電機(jī)組傳動軸系特別是齒輪箱產(chǎn)生嚴(yán)重的沖擊，增加其疲勞度，甚至導(dǎo)致齒輪箱損壞[10]，而齒輪箱的損壞所花費的維修時間是最長的，因而維護(hù)代價最高。有一些途徑[7]可以減小旁路的投入時間，如增大旁路電阻值以及改善控制策略等，但這些都沒有擺脫旁路保護(hù)電路。

因此本文提出一種新型方案，該方案首先啟用轉(zhuǎn)子串電阻保護(hù)，在故障分量衰減到一定程度時再啟用旁路保護(hù)，同時退出轉(zhuǎn)子串電阻保護(hù)，直到故障消失保護(hù)退出運行。旁路保護(hù)在故障初始時啟用，會造成系統(tǒng)十分劇烈的振蕩，但旁路保護(hù)在故障消失退出運行時卻具有更好的暫態(tài)性能。轉(zhuǎn)子串電阻保護(hù)在故障初始及故障中具有比旁路保護(hù)更好的暫態(tài)性能，對系統(tǒng)的負(fù)面影響更小，尤其是機(jī)組轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性更好[11]。通過串聯(lián)動態(tài)電阻，隨著故障電流的減小，串聯(lián)的電阻也變小，這樣故障過程中的過渡會更加平穩(wěn)。

本文首先分析了轉(zhuǎn)子串電阻保護(hù)的理論依據(jù)，給出了限流電阻下限的確定方法，然后通過仿真研究了不同限流電阻對機(jī)組瞬態(tài)特性的影響，并仿真比較了轉(zhuǎn)子串聯(lián)動態(tài)電阻和旁路電路以及轉(zhuǎn)子串聯(lián)定值電阻的差別，此時直流側(cè)依舊采取卸荷電路?；诒容^結(jié)果提出了一種新的保護(hù)方案，該方案在暫態(tài)性能上明顯優(yōu)于以上各方案，最后基于PSCAD/EMTDC專業(yè)仿真軟件比較驗證了方案的優(yōu)越性。

2 DFIG發(fā)電系統(tǒng)

圖1為變速恒頻DFIG風(fēng)電系統(tǒng)原理圖。系統(tǒng)主要由風(fēng)輪、齒輪箱、DFIG、背靠背連接的轉(zhuǎn)子側(cè)變換器 (Rotor Side Converter，RSC)、網(wǎng)側(cè)變換器(Grid Side Converter，GSC)以及變換器保護(hù)電路等組成。轉(zhuǎn)子繞組通過變換器接入電網(wǎng)，通過對兩個變換器的控制，可以對雙饋風(fēng)機(jī)進(jìn)行多方面的控制。

圖1 雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)基本結(jié)構(gòu)Fig.1 Basic structure of doubly fed induction generator

變換器的控制主要采用傳統(tǒng)的矢量控制方法，為了實現(xiàn)控制目標(biāo)，必須對網(wǎng)側(cè)變換器和轉(zhuǎn)子側(cè)變換器的輸出電流(或功率)進(jìn)行有效調(diào)節(jié)和控制，而勵磁系統(tǒng)中的網(wǎng)側(cè)、轉(zhuǎn)子側(cè)變換器通過直流母線解耦而彼此獨立，因而可以分別進(jìn)行控制。網(wǎng)側(cè)變換器的控制目標(biāo)是：①保證輸出直流電壓恒定且有良好的動態(tài)響應(yīng)能力；②確保交流側(cè)輸入電流正弦，功率因數(shù)為1。轉(zhuǎn)子側(cè)變換器的控制目標(biāo)是：①在變速恒頻前提下實現(xiàn)最大風(fēng)能追蹤，關(guān)鍵是雙饋發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速或有功功率的控制；②實現(xiàn)雙饋發(fā)電機(jī)輸出無功功率的控制，以保證所并電網(wǎng)的運行穩(wěn)定性。

3 轉(zhuǎn)子串聯(lián)動態(tài)電阻分析

為了證明轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻對于轉(zhuǎn)子電流的影響，詳細(xì)分析DFIG故障期間轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻時轉(zhuǎn)子電流的動態(tài)特性[11，12]，分析過程基于雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型。文獻(xiàn)[11]的分析方法比較簡單，采用的假設(shè)比較多，因而準(zhǔn)確度比較差；文獻(xiàn)[12]針對旁路保護(hù)采用疊加原理分析轉(zhuǎn)子電流的方法有些欠妥，因為由正常狀態(tài)到旁路保護(hù)啟動，發(fā)電機(jī)在此過程中由受控狀態(tài)變?yōu)槭Э貭顟B(tài)，不宜采用只有近似線性電路才能采用的疊加原理進(jìn)行分析，而只在轉(zhuǎn)子上串聯(lián)電阻，發(fā)電機(jī)發(fā)生的變化很小，并且始終處于受控制狀態(tài)，此時更加適用于采用疊加原理；文獻(xiàn)[13]利用有功、無功控制策略進(jìn)行計算，計算比較準(zhǔn)確，但是原理復(fù)雜。進(jìn)行綜合比較后，得出適應(yīng)于當(dāng)前情況的分析方法，詳細(xì)介紹如下。

采用電動機(jī)慣例，在轉(zhuǎn)子參考坐標(biāo)系下電機(jī)的狀態(tài)方程為：

(1)

式中，p為微分算子；us、ur為定、轉(zhuǎn)子電壓；ψs、ψr為定、轉(zhuǎn)子磁鏈；is、ir為定、轉(zhuǎn)子電流；Rs、Rr和Ls、Lr分別為定、轉(zhuǎn)子電阻和電感；Lm為勵磁電感；ωr為電機(jī)轉(zhuǎn)子角速度。根據(jù)式(1)畫出轉(zhuǎn)子參考坐標(biāo)系下的雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)等效電路，如圖2所示。其中Lsl、Lrl分別為定、轉(zhuǎn)子回路漏感。

圖2 雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)等效電路圖Fig.2 Doubly-fed induction generator equivalent circuit

(2)

由此可以得到電網(wǎng)電壓跌落、串聯(lián)電阻投入轉(zhuǎn)子電路下所對應(yīng)的雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)等效電路圖，如圖3所示。

圖3 串入電阻后的雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)等效電路Fig.3 Doubly-fed induction generator equivalent circuit with series resistance

假設(shè)電壓跌落深度為A，據(jù)圖3可知，電壓跌落過程相當(dāng)于在定子側(cè)突然串入反向電壓Δus=-Aus；投入串聯(lián)電阻的過程相當(dāng)于在轉(zhuǎn)子側(cè)突然串入電阻R。根據(jù)疊加原理，上述過程可以看成以下兩個狀態(tài)的疊加：①穩(wěn)態(tài)分量us和ur共同作用下，在轉(zhuǎn)子側(cè)串入電阻R引起的過渡過程；②只考慮定子側(cè)故障分量Δus的作用，電路的零狀態(tài)響應(yīng)過程。投入串聯(lián)電阻后的等效分解電路分別如圖4和圖5所示。

圖4 等效電路(穩(wěn)態(tài)分量單獨作用)Fig.4 Equivalent circuit (steady components alone)

圖5 等效電路(定子側(cè)故障分量單獨作用)Fig.5 Equivalent circuit (stator fault component alone)

(1)

穩(wěn)態(tài)分量作用下，在轉(zhuǎn)子側(cè)串入R的過渡過程

在轉(zhuǎn)子參考坐標(biāo)系下，電壓、電流以及磁鏈均為與轉(zhuǎn)差率s=1-ωr對應(yīng)頻率的正弦量，將p=js代入式(1)中的電壓方程，整理可得：

(3)

若以故障瞬間作為時間起點，且故障前機(jī)端電壓為us0=Us0ejst，可求得轉(zhuǎn)子勵磁電壓的初始值ur0=Ur0ejst，代入式(3)，可以得到故障前轉(zhuǎn)子穩(wěn)態(tài)電流為：

(4)

當(dāng)在轉(zhuǎn)子側(cè)突然串入電阻R，如圖4所示，此時新的轉(zhuǎn)子穩(wěn)態(tài)電流為：

(5)

此過渡過程中轉(zhuǎn)子電流為：

(6)

式中

(7)

(2)

定子側(cè)電壓故障分量作用下的響應(yīng)根據(jù)圖5進(jìn)行分析，定子側(cè)電壓故障分量Δus=-AUs0ejst單獨作用，此狀態(tài)下雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)方程為：

(8)

對方程式(8)運用Laplace變換，將時域微分方程變換為復(fù)頻域，經(jīng)過一系列推導(dǎo)可以得出：

(9)

對式(9)取Laplace逆變換，則該狀態(tài)下轉(zhuǎn)子增量電流的時域表達(dá)式為：

(10)

式中

(11)

電網(wǎng)故障后的轉(zhuǎn)子磁鏈相對于定子磁鏈以同步速度旋轉(zhuǎn)，它們在故障后T/2(即工頻交流電周期的一半)左右相位相反，此時轉(zhuǎn)子暫態(tài)電流幅值達(dá)到最大。

對轉(zhuǎn)子電流的表達(dá)式進(jìn)行一些簡化處理，首先考慮到雙饋電機(jī)定轉(zhuǎn)子電阻一般較小，對轉(zhuǎn)子電流的影響有限，可以忽略；然后定轉(zhuǎn)子時間常數(shù)的倒數(shù)一般都遠(yuǎn)小于1和ωr且轉(zhuǎn)差率s<<1，可以將轉(zhuǎn)子電流的時域表達(dá)式進(jìn)行化簡，可以得到：

(12)

在時間t為T/2(即工頻交流電周期的一半)且電壓跌落深度A為1時，可以得到轉(zhuǎn)子故障電流的最大幅值Ir_max，而轉(zhuǎn)子故障電流的安全限值為Ir_lim。由Ir_max

同樣運用疊加原理可求出轉(zhuǎn)子側(cè)電壓Ur和所串聯(lián)電阻上的電壓UR，進(jìn)而可以求得施加在轉(zhuǎn)子側(cè)變換器上的電壓URSC，該電壓應(yīng)該不大于轉(zhuǎn)子側(cè)變換器的最大安全電壓限值Ulim_RSC，即URSC

轉(zhuǎn)子串聯(lián)動態(tài)電阻相較于旁路保護(hù)不需要封鎖轉(zhuǎn)子側(cè)變換器，這樣DFIG仍然在控制中；相較于轉(zhuǎn)子串聯(lián)定值電阻，不管是故障電流幅值還是故障電流的衰減時間常數(shù)都會發(fā)生變化，在故障發(fā)生的過程中通過感應(yīng)到的轉(zhuǎn)子電流來改變串聯(lián)的電阻值，使得故障的過程比較平穩(wěn)。

4 仿真結(jié)果及分析

基于電力系統(tǒng)專業(yè)仿真軟件PSCAD/EMTDC，仿真研究轉(zhuǎn)子串電阻保護(hù)和旁路保護(hù)的故障穿越能力。模型中，DFIG經(jīng)過兩臺升壓變壓器并入無窮大電網(wǎng)，假設(shè)在3s時DFIG并網(wǎng)點發(fā)生三相短路故障，在3.3s時故障被切除，故障持續(xù)時間為300ms；保護(hù)的啟動條件都是轉(zhuǎn)子電流大于額定正常值的2倍；短路旁路電阻阻值和轉(zhuǎn)子串電阻的阻值相同；電機(jī)參數(shù)為：額定容量Pn=2MW，額定電壓Un=690V，f=50Hz，Rs=0.0054pu，Lsl=0.10pu，Lrl=0.11pu，Rr=0.00607pu，Lm=4.5pu，慣性時間常數(shù)H=0.425s，匝間比為0.3。

從有功輸出和無功支撐考慮，電阻越小越好，從直流側(cè)電壓考慮，電阻也不能太大，否則母線電壓會跌落很多，因此，在確保轉(zhuǎn)子電流和電磁轉(zhuǎn)矩振蕩在有限值范圍內(nèi)的前提下，盡量選擇小的電阻更有利于系統(tǒng)的暫態(tài)性能[6]。經(jīng)過式(12)的計算以及仿真研究，發(fā)現(xiàn)所串電阻值為2.5Ω時轉(zhuǎn)子電流可以滿足各項要求，由PSCAD仿真得到的數(shù)據(jù)導(dǎo)入MATLAB中，將各次仿真的數(shù)據(jù)放到一張坐標(biāo)圖中可以更好地對比觀察。

圖6給出了上述三種保護(hù)方案下DFIG轉(zhuǎn)子電流、網(wǎng)側(cè)有功功率和無功功率、角速度以及電磁轉(zhuǎn)矩的波形?？梢钥闯?，盡管使用的電阻值是相同的，但這幾種不同的保護(hù)方案所導(dǎo)致的DFIG故障期間的系統(tǒng)響應(yīng)卻是不同的。

1-轉(zhuǎn)子串聯(lián)動態(tài)電阻 2-旁路保護(hù) 3-轉(zhuǎn)子串聯(lián)定值電阻圖6 三種方案保護(hù)性能比較Fig.6 Comparison of protection performance among three schemes

由圖6(a)可以看出，方案1和方案3的轉(zhuǎn)子電流的最大振幅較小，并且由于電機(jī)仍處于可控狀態(tài)下，在故障時轉(zhuǎn)子電流衰減得不是很嚴(yán)重。通過觀察故障消失后的轉(zhuǎn)子電流，可發(fā)現(xiàn)方案2率先達(dá)到穩(wěn)定，方案1次之，方案3最后達(dá)到穩(wěn)定。由圖6(b)可以看出，故障期間三種方案的輸出有功功率都為零，但在故障消失后的極短時間內(nèi)會從電網(wǎng)吸收一定的有功功率，方案2和方案3吸收得較多，方案1吸收得較少，而方案3最快達(dá)到原先的穩(wěn)定狀態(tài)，方案1和方案2過渡得比較緩慢。由圖6(c)可以看出，三種方案的區(qū)別在于故障消失后方案3會從電網(wǎng)吸收較多的無功功率，這不利于電網(wǎng)電壓的恢復(fù)，方案1和方案2吸收的無功功率較少，并且會更快地達(dá)到穩(wěn)定。由圖6(d)可以看出，方案1的角速度整體波動最小，并且最快達(dá)到穩(wěn)定；方案3在故障期間角速度的波動較小。由圖6(e)可以看出，方案3的電磁轉(zhuǎn)矩振蕩最大，但是卻在故障消失后最先達(dá)到穩(wěn)定；方案2的振蕩也比較劇烈，且需要較長時間達(dá)到穩(wěn)定；方案1的振蕩較小，而且也較快達(dá)到穩(wěn)定。

可見，在暫態(tài)性能方面串聯(lián)動態(tài)電阻保護(hù)較串聯(lián)定值電阻保護(hù)具有明顯的優(yōu)點，但是串聯(lián)動態(tài)電阻保護(hù)相較于旁路保護(hù)在某些性能上卻有所不及。因此本文提出將串聯(lián)動態(tài)電阻和旁路保護(hù)結(jié)合構(gòu)建一種新的保護(hù)方案，即通過改變保護(hù)的啟動值使得在發(fā)生故障初始串聯(lián)動態(tài)電阻保護(hù)啟動，在故障即將結(jié)束，轉(zhuǎn)子電流較小時旁路保護(hù)啟動并封鎖RSC觸發(fā)脈沖，同時閉鎖轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻保護(hù)，使得故障消失后退出運行的保護(hù)是旁路保護(hù)，這樣能夠?qū)煞N保護(hù)的優(yōu)點結(jié)合起來，獲得更好的暫態(tài)性能。新的保護(hù)方案的控制框圖如圖7所示。

圖7 新的保護(hù)方案控制框圖Fig.7 Control block diagram of new protection scheme

新方案是將兩種方案組合到一起，保護(hù)啟動及切換的依據(jù)是轉(zhuǎn)子電流幅值的變化。在故障初期轉(zhuǎn)子電流較大時投入轉(zhuǎn)子串聯(lián)動態(tài)電阻保護(hù)，此時可以獲得較好的暫態(tài)性能；當(dāng)轉(zhuǎn)子電流略小時，將旁路保護(hù)啟動，封鎖RSC觸發(fā)脈沖，直到故障消失，旁路保護(hù)退出運行。在新方案投入的情況下，發(fā)電機(jī)發(fā)生故障時的暫態(tài)性能相較于其他方案能夠得到極大的改善。

在旁路保護(hù)啟動同時閉鎖轉(zhuǎn)子串聯(lián)動態(tài)電阻保護(hù)時的振蕩比較小，這一點依舊可采用疊加原理進(jìn)行分析。當(dāng)啟動旁路保護(hù)時故障已經(jīng)發(fā)生了一段時間，此時已接近達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，定子電壓只是一個比較小的電壓，不必引入電壓突變進(jìn)行分析，限于篇幅這里不做詳細(xì)分析。

1-保護(hù)新方案 2-轉(zhuǎn)子串聯(lián)動態(tài)電阻 3-旁路保護(hù)圖8 新方案與其他方案的保護(hù)性能比較Fig.8 Comparison of protection performance among new scheme and other schemes

將新方案投入后進(jìn)行仿真，與其他方案投入的情況下進(jìn)行對比分析，結(jié)果如圖8所示。從圖8(a)可以發(fā)現(xiàn)，新方案的轉(zhuǎn)子電流幅值波動最小且最快達(dá)到穩(wěn)定，效果最好。從圖8(b)可以發(fā)現(xiàn)，新方案的輸出有功功率最先達(dá)到穩(wěn)定，并且在故障恢復(fù)初始能夠多發(fā)一些有功功率。從圖8(c)可以發(fā)現(xiàn)，在故障恢復(fù)初始，新方案只會從電網(wǎng)吸收很少的無功功率，而其他方案卻會吸收較多的無功功率，不利于電網(wǎng)電壓的恢復(fù)。從圖8(d)可以發(fā)現(xiàn)，新方案的角速度波動最小且最先達(dá)到穩(wěn)定。從圖8(e)可以發(fā)現(xiàn)，新方案在波動程度和達(dá)到穩(wěn)定的速度方面相較其他方案具有很大的優(yōu)勢。觀察圖8可以發(fā)現(xiàn)，在3.15s時保護(hù)進(jìn)行切換，只引起轉(zhuǎn)子電流幅值和電磁轉(zhuǎn)矩微小的振蕩，而基本觀察不出功率和角速度的振蕩，即保護(hù)切換所引起的振蕩可以忽略不計，這與本節(jié)提出保護(hù)方案的分析結(jié)果是吻合的。

仿真結(jié)果表明，新方案在發(fā)生故障時相較于其他方案具有更好的暫態(tài)性能，對系統(tǒng)的負(fù)面影響小，并且機(jī)組的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性更好。

5 結(jié)論

發(fā)生故障時，旁路保護(hù)投入，此時發(fā)電機(jī)處于失控狀態(tài)，發(fā)電機(jī)的各電氣量會產(chǎn)生十分劇烈的振蕩，但是在故障消失旁路保護(hù)退出運行后，卻能使得發(fā)電機(jī)的各項參數(shù)很快達(dá)到穩(wěn)定；轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻在故障初始時投入運行會使得發(fā)電機(jī)具有更好的暫態(tài)性能，而串聯(lián)動態(tài)電阻相較于串聯(lián)定值電阻會使得故障時的過渡更加平穩(wěn)。本文結(jié)合各方案優(yōu)點設(shè)計了新的保護(hù)方案，仿真結(jié)果表明新方案較于其他方案具有更加優(yōu)越的暫態(tài)性能。

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Research on combined technical scheme of fault ride-through of DFIG wind turbine

LIANG Zhi-min, GAO Liang

(School of Electric Power Engineering, Shanghai University of Electric Power, Shanghai 200090, China)

There exists runaway problems of doubly-fed wind turbines in bypass protection technology, so the oscillation will be more severe when a fault occurs. But it is quick to achieve the smooth operation after a fault. Fixed rotor series resistor can solve the above mentioned problem, but compared with a dynamic series resistor, the latter will fluctuate more moderately when a fault occurs. After analyzing the above mentioned problem, a new combined scheme with integrated dynamic series resistors and bypass protection is presented. Combined with the DC-side unloading circuit the scheme can significantly improve the speed stability and transient characteristics when a fault occurs. Based on the theoretical analysis of connecting resistors in the rotor, PSCAD is used to simulate the various problems. At last, it is found that the proposed scheme is superior to the traditional scheme, and is suitable for practical applications.

doubly-fed induction generator; fault ride-through; bypass protection; dynamic series resistor; unloading circuit

2015-08-30

梁智敏 (1990-)， 男， 山東籍， 碩士研究生， 主要研究方向為電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及風(fēng)力發(fā)電; 高 亮 (1960-)， 男， 山西籍， 教授， 博士， 主要從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)、 變電站自動化及電力系統(tǒng)控制的研究。

TM614

A

1003-3076(2016)07-0062-07