Page 71 - 电力与能源2024年第六期

甘恭维：含双馈风力发电机组的配电网故障特征研究 707

ì k dr2 ( L s L r - L m ) 预防此类严重事故的发电。
2
ï ïu dr =( k dr1 + *
ï ï s )( i dr - i dr )- ω 2 i qr L s 风力发电机组并入电网的低电压穿越相关技
ï ï
í k qr2 ( L s L r - L m ) 术规范如图 4 所示。
2
*
ï u qr =( k qr1 + s )( i qr - i qr )- ω 2 i dr +
ï
ï L s
ï
ï ï ω 2 L m ψ s /L s
î
（5）
交直轴电流参考值可通过功率环获得，可表
示为
ì k dr4
*
*
ï ï i dr =( k dr3 + )( Q s - Q s )
ï ï s
í （6）
k qr4
*
ï ï * )( P s - P s )
i qr =( k qr3 +
ï ï s
î
图 4 低电压穿越的相关技术规范
式 中 P—— 有 功 功 率 ；Q—— 无 功 功 率 ；k dr3，
在图 4 中，风力发电机组在电网发生电压跌
k dr4——有功功率环 PI 控制器总比例系数和积分
落故障时，应能够持续运行 0.625 s，若电压在 2 s
k
系数； qr3，k qr4——有功功率环 PI 控制器总比例系
内恢复到额定电压 90% 以上，才可切除风力发电
数和积分系数。
机组。
DFIG 的控制策略框图如图 3 所示。
2.2 故障响应特性
风力发电机组在低电压穿越运行时，应具备
向电网提供无功功率的能力，无功电流可表示为
I ≥ 1. 5( 0. 9 - U g )× I g ( 0. 2 ≤ U g ≤ 0. 9 ) （7）
式中 I g——风力发电场的额定输出电流；g——
风力发电场与电网之间公共耦合点处的并网点电
压标幺值。
双馈风力发电机稳定运行时，电压与磁链方
程可表示为

dψ s
u s = r s i s + （8）
dt
dψ r
u r = r r i r - jω r ψ r + （9）
dt
（10）
ψ s = L s i s + L m i r
图 3 DFIG 控制策略框图
ψ r = L r i r + L m i s （11）
当三相电网出现三相短路故障时，双馈风力
2 双馈风力发电机的故障响应特征
发电机的机端电压会突然降低，若电压降为原来
2.1 低电压穿越特性 的 k 倍，磁链在故障瞬间无法发生突变。因此，定
当电力系统发生故障时，双馈风力发电机并 子磁链中包含了两个部分，分别为与机端电压对
网点的电压会大幅跌落，可能对风力发电机组造 应的稳态分量和与跌落电压部分相对应的暂态
成损害。 分量。

若此时切除风力发电机组，会导致电力系统 磁链表达式可表示为
中有功功率不足，进而引发电力系统频率波动，甚 )
ku s (1 - k u s -jω 1 t -λt
ψ sc = + e e （12）
至导致更大范围的停电事故，造成重大经济损失。 jω 1 jω 1
λ = r s L r /( L s L r - L m)
2
目前双馈风力发电机组常采用低电压穿越技术来 （13）