一种双馈式风力发电机转子暂态电流的计算方法

摘要

本发明提供一种双馈式风力发电机转子暂态电流的计算方法，包括：在同步速旋转坐标系中，建立电网电压骤升时双馈异步发电机的暂态数学模型；根据暂态数学模型，计算电网电压骤升时的定、转子暂态电流方程；对于设定的电压骤升投入机制，计算定子磁链和转子开路时的定子磁链方程以及从定子侧感应的转子磁链方程；根据电网电压骤升时的定、转子暂态电流方程，以及，定子磁链和转子开路时的定子磁链方程、从定子侧感应的转子磁链方程，得到电网电压对称骤升后，由于定子侧电气量的骤变而感生出的转子暂态电流表达式。本发明计算过程简单、结果准确，为采用双馈异步发电机的电力系统保护整定工作提供可靠的数据基础。

主权项

一种双馈式风力发电机转子暂态电流的计算方法，其特征在于，包括：步骤1，在同步速旋转坐标系中，建立电网电压骤升时双馈异步发电机的暂态数学模型，包括如下定、转子电压方程和定、转子磁链方程：$\left\{\begin{array}{c}{u}_s=R_s{i}_s+\frac{d{\psi }_s}{\mathrm{dt}}\\ u_r=R_r{i}_r+\frac{d{\psi }_r}{\mathrm{dt}}-j{\omega }_r{\psi }_r\end{array}\right.$$\left\{\begin{array}{c}{\psi }_s=L_s{i}_s+L_m{i}_r\\ {\psi }_r=L_m{i}_s+L_r{i}_r\end{array}\right.$$\left\{\begin{array}{c}{L}_s=L_{\mathrm{s\sigma }}+L_m\\ L_r=L_{\mathrm{r\sigma }}+L_m\end{array}\right.$其中，u_s、u_r分别为定、转子电压矢量；R_s、R_r分别为定、转子电阻；i_s、i_r分别为定、转子电流矢量；ψ_s、ψ_r分别为定、转子磁链矢量；ω_r为转子角速度；L_sσ、L_rσ分别为定、转子漏感，L_m为定、转子互感，t为时间；步骤2，根据所述暂态数学模型，计算电网电压骤升时的定、转子暂态电流方程：$\left\{\begin{array}{c}{i}_s=\frac{1}{L_s-\frac{L_r}{L_m}}{\psi }_s-\frac{1}{\frac{L_s{L}_r}{L_m}-L_m}{\psi }_r\\ i_r=-\frac{1}{\frac{L_s{L}_r}{L_m}-L_m}{\psi }_s+\frac{1}{L_r-\frac{{L_m}^2}{L_s}}{\psi }_r\end{array}\right.$步骤3，对于设定的电压骤升投入机制，计算定子磁链和转子开路时的定子磁链方程以及从定子侧感应的转子磁链方程：$\left\{\begin{array}{c}{\psi }_s(t>t_0)=(1+p)\frac{V_{\mathrm{se}}}{j{\omega }_s}{e}^{j{\omega }_{s}t}-p\frac{V_{\mathrm{se}}}{j{\omega }_s}{e}^{j{\omega }_s{t}_0}{e}^{-(t-t_0)/{\tau }_1}\\ {\psi }_{r0}(t>t_0)=\frac{L_m}{L_s}[(1+p)\frac{V_{\mathrm{se}}}{j{\psi }_s}{e}^{j{\omega }_{s}t}-p\frac{V_{\mathrm{se}}}{j{\omega }_s}{e}^{j{\omega }_s{t}_0}{e}^{-(t-t_0)/{\tau }_2}]\\ {\tau }_1=\frac{L_s}{R_s}\\ {\tau }_2=\frac{L_r}{R_r}\end{array}\right.$其中，所述设定的电压骤升投入机制为：$\left\{\begin{array}{c}{u}_s(t<t_0)=V_{\mathrm{se}}{e}^{j{\omega }_{s}t}\\ u_s(t>t_0)=V_{\mathrm{se}}{e}^{j{\omega }_{s}t}+p{V}_{\mathrm{se}}{e}^{j{\omega }_{s}t}\\ p=\left(\right|\left|u_s\right||-V_{\mathrm{se}})/V_{\mathrm{se}}\end{array}\right.$其中，ψ_r0为从定子侧感应的转子磁链；ω_s为定子角速度；V_se为正常运行时定子电压幅值；p为电网电压骤升度；τ₁、τ₂为衰减时间常数；t₀为电网电压对称骤升时刻；步骤4，根据所述电网电压骤升时的定、转子暂态电流方程，以及，所述定子磁链和转子开路时的定子磁链方程、从定子侧感应的转子磁链方程方程，得到电网电压对称骤升后，由于定子侧电气量的骤变而感生出的转子暂态电流表达式：$i_r=\frac{1}{\frac{L_s{L}_r}{L_m}-L_m}·p\frac{V_{\mathrm{se}}}{j{\omega }_s}{e}^{j{\omega }_s{t}_0}(e^{-(t-t_0)/{\tau }_1}-e^{-(t-t_0)/{\tau }_2}).$