權(quán)利要求書(shū)： 1.計(jì)及直流換相失敗因素的送端雙饋風(fēng)機(jī)撬棒參數(shù)修正方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、在高壓直流輸電系統(tǒng)出現(xiàn)電壓連續(xù)故障時(shí)，確定出所述雙饋風(fēng)機(jī)的工作參數(shù)；

S2、基于所述工作參數(shù)確定撬棒參數(shù)；

其中，所述撬棒參數(shù)具體為撬棒阻值；

其中，所述工作參數(shù)具體為撬棒被觸發(fā)時(shí)的定子電壓、定子電流、轉(zhuǎn)子電壓和轉(zhuǎn)子電流；

其中，所述步驟S2包括以下分步驟：S21、基于所述定子電壓和定子電流確定定子磁鏈；

S22、基于所述定子磁鏈和轉(zhuǎn)子電壓確定所述轉(zhuǎn)子電流的微分方程；

S23、根據(jù)所述微分方程的通解和撬棒參數(shù)的約束條件確定撬棒參數(shù)；

其中，所述微分方程具體如下式所示：式中，A＝σLr，B＝Rr+Rcb?jωrσLr，F(xiàn)(t)＝ss·f(t)，式中，ir為轉(zhuǎn)子電流矢量，R和L分別為電阻和電感參數(shù)，下標(biāo)‘s’和‘r’分別代表定子側(cè)和轉(zhuǎn)子側(cè)參數(shù)，上標(biāo)‘s’和‘r’分別代表定子坐標(biāo)系和轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系，j表示虛部，ωs是同步電角速度，s為定子電壓幅值，k1為電壓變化速率，p為微分算子，σ為漏感系數(shù)，τrs為撬棒電阻觸發(fā)后定子磁鏈時(shí)間常數(shù)，k2、k3、k4和k5分別為低壓持續(xù)階段、電壓上升階段、高壓持續(xù)階段和電壓恢復(fù)階段的電壓變化速率，k2和k4均為0，Ln為激磁電感，Rcb為撬棒電阻和轉(zhuǎn)子電阻之和，τs為定子磁鏈時(shí)間常數(shù)。

2.如權(quán)利要求1所述的計(jì)及直流換相失敗因素的送端雙饋風(fēng)機(jī)撬棒參數(shù)修正方法，其特征在于，所述約束條件具體如下式所示：rmax＝IrmaxRcb≤rlim式中，rlim為轉(zhuǎn)子側(cè)變流器電壓上限，rmax為轉(zhuǎn)子電壓最大值，Irmax為轉(zhuǎn)子電流最大值，Rcb為撬棒電阻和轉(zhuǎn)子電阻之和。

3.如權(quán)利要求2所述的計(jì)及直流換相失敗因素的送端雙饋風(fēng)機(jī)撬棒參數(shù)修正方法，其特征在于，所述步驟S23具體包括以下分步驟：S231、基于所述微分方程的通解和約束條件確定出所述轉(zhuǎn)子電壓最大值與撬棒阻值的關(guān)系曲線；

S232、根據(jù)直流電壓限值確定轉(zhuǎn)子側(cè)變流器電壓上限，并確定出所述轉(zhuǎn)子側(cè)變流器電壓上限等于所述轉(zhuǎn)子電壓最大值的直線；

S233、確定出所述關(guān)系曲線和直線的交點(diǎn)，根據(jù)所述交點(diǎn)確定撬棒參數(shù)。

說(shuō)明書(shū)： 計(jì)及直流換相失敗因素的送端雙饋風(fēng)機(jī)撬棒參數(shù)修正方法技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明屬于雙饋風(fēng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及計(jì)及直流換相失敗因素的送端雙饋風(fēng)機(jī)撬棒參數(shù)修正方法。

背景技術(shù)[0002] 雙饋風(fēng)機(jī)英文簡(jiǎn)寫(xiě)為DFIG（Doubly?fedInductionGenerator），主要用于風(fēng)力發(fā)電，是目前應(yīng)用較為廣泛的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。

[0003] 雙饋風(fēng)機(jī)在實(shí)際工作過(guò)程中，當(dāng)電力系統(tǒng)事故或擾動(dòng)引起并網(wǎng)點(diǎn)電壓或頻率超出標(biāo)準(zhǔn)允許的正常運(yùn)行范圍時(shí)，在一定的電壓或頻率范圍及其持續(xù)時(shí)間間隔之內(nèi)，風(fēng)電機(jī)組

能夠按照標(biāo)準(zhǔn)要求保證不脫網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行，該能力為風(fēng)機(jī)穿越能力，風(fēng)機(jī)在穿越過(guò)程中也即

雙饋風(fēng)機(jī)在穿越過(guò)程中所處的狀態(tài)叫做暫態(tài)，而高壓直流輸電系統(tǒng)換相失敗和連續(xù)換相失

敗等故障，會(huì)引發(fā)送端連續(xù)電壓擾動(dòng)從而導(dǎo)致風(fēng)機(jī)穿越失敗進(jìn)而造成脫網(wǎng)事故，而雙饋風(fēng)

機(jī)對(duì)電壓故障較為敏感，所以雙饋風(fēng)機(jī)對(duì)于風(fēng)電機(jī)組和電網(wǎng)完全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。

[0004] 常規(guī)的雙饋風(fēng)機(jī)穿越方案主要是控制策略改進(jìn)和增加硬件電路，而控制策略改進(jìn)的效果在嚴(yán)重的高/低電壓故障情況下無(wú)法使用，增加硬件電路的方案受制于高成本無(wú)法

廣泛應(yīng)用。

[0005] 現(xiàn)有并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組中仍較多使用轉(zhuǎn)子側(cè)并聯(lián)撬棒電路，而且，現(xiàn)有技術(shù)都是對(duì)單一的電網(wǎng)電壓階躍跌落/上升的故障中設(shè)置撬棒參數(shù)，其不適用于在非階躍變化、先低壓后

高壓的連續(xù)故障下，風(fēng)電機(jī)組進(jìn)入暫態(tài)情況中的撬棒參數(shù)設(shè)置。

[0006] 因此，如何在直流換相失敗導(dǎo)致的暫態(tài)情況下對(duì)雙饋風(fēng)機(jī)的撬棒參數(shù)進(jìn)行確定，從而提高風(fēng)電機(jī)組的故障穿越能力與適應(yīng)性，且降低風(fēng)電機(jī)組故障穿越的成本，是本領(lǐng)域

技術(shù)人員有待解決的技術(shù)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容[0007] 本發(fā)明的目的是為了提高風(fēng)電機(jī)組的故障穿越能力與適應(yīng)性，提出了一種在連續(xù)故障導(dǎo)致的計(jì)及直流換相失敗因素的送端雙饋風(fēng)機(jī)撬棒參數(shù)修正方法。

[0008] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：計(jì)及直流換相失敗因素的送端雙饋風(fēng)機(jī)撬棒參數(shù)修正方法，包括以下步驟：

[0009] S1、在高壓直流輸電系統(tǒng)出現(xiàn)電壓連續(xù)故障時(shí)，確定出所述雙饋風(fēng)機(jī)的工作參數(shù)；[0010] S2、基于所述工作參數(shù)確定撬棒參數(shù)。[0011] 進(jìn)一步地，所述撬棒參數(shù)具體為撬棒阻值。[0012] 進(jìn)一步地，所述工作參數(shù)具體為撬棒被觸發(fā)時(shí)的定子電壓、定子電流、轉(zhuǎn)子電壓和轉(zhuǎn)子電流。

[0013] 進(jìn)一步地，所述步驟S2包括以下分步驟：[0014] S21、基于所述定子電壓和定子電流確定定子磁鏈；[0015] S22、基于所述定子磁鏈和轉(zhuǎn)子電壓確定所述轉(zhuǎn)子電流的微分方程；[0016] S23、根據(jù)所述微分方程的通解和撬棒參數(shù)的約束條件確定撬棒參數(shù)。[0017] 進(jìn)一步地，所述約束條件具體如下式所示：[0018] ；[0019] 式中， 為轉(zhuǎn)子側(cè)變流器電壓上限， 為轉(zhuǎn)子電壓最大值， 為轉(zhuǎn)子電流最大值， 為撬棒電阻和轉(zhuǎn)子電阻之和。

[0020] 進(jìn)一步地，所述步驟S23具體包括以下分步驟：[0021] S231、基于所述微分方程的通解和約束條件確定出轉(zhuǎn)子電壓最大值與撬棒阻值的關(guān)系曲線；

[0022] S232、根據(jù)直流電壓限值確定轉(zhuǎn)子側(cè)變流器電壓上限，并確定出轉(zhuǎn)子側(cè)變流器電壓上限等于所述轉(zhuǎn)子電壓最大值的直線；

[0023] S233、確定出所述關(guān)系曲線和直線的交點(diǎn)，根據(jù)所述交點(diǎn)確定撬棒參數(shù)。[0024] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具備以下有益效果：[0025] 本發(fā)明通過(guò)在高壓直流輸電系統(tǒng)出現(xiàn)電壓連續(xù)故障時(shí)，確定出所述雙饋風(fēng)機(jī)的工作參數(shù)；基于所述工作參數(shù)確定撬棒參數(shù)，所述工作參數(shù)具體為撬棒被觸發(fā)時(shí)的定子電壓、

定子電流、轉(zhuǎn)子電壓和轉(zhuǎn)子電流，所述撬棒參數(shù)具體為撬棒阻值，實(shí)現(xiàn)了針對(duì)電網(wǎng)電壓非階

躍變化和電壓連續(xù)故障下，對(duì)雙饋風(fēng)機(jī)的撬棒參數(shù)進(jìn)行確定，從而提高了風(fēng)電機(jī)組的故障

穿越能力與適應(yīng)性，且降低了風(fēng)電機(jī)組故障穿越的成本。

附圖說(shuō)明[0026] 圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例提供的計(jì)及直流換相失敗因素的送端雙饋風(fēng)機(jī)撬棒參數(shù)修正方法的流程示意圖；

[0027] 圖2所示為本發(fā)明實(shí)施例中穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)雙饋風(fēng)機(jī)的等效電路圖；[0028] 圖3所示為本發(fā)明實(shí)施例中撬棒觸發(fā)后雙饋風(fēng)機(jī)的等效電路圖。具體實(shí)施方式[0029] 下面將結(jié)合本申請(qǐng)實(shí)施例中的附圖，對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本申請(qǐng)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于

本申請(qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他

實(shí)施例，都屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。

[0030] 如背景技術(shù)中所述，現(xiàn)有技術(shù)中雙饋風(fēng)機(jī)穿越方案主要是控制策略改進(jìn)和增加硬件電路，而控制策略改進(jìn)的效果在嚴(yán)重的高/低電壓故障情況下無(wú)法使用，或在電網(wǎng)電壓連

續(xù)故障情況下不適用，增加硬件電路的方案受制于高成本無(wú)法廣泛應(yīng)用。

[0031] 因此，本申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N計(jì)及直流換相失敗因素的送端雙饋風(fēng)機(jī)撬棒參數(shù)修正方法，用于在連續(xù)故障導(dǎo)致的暫態(tài)情況下，也即計(jì)及直流換相失敗因素下，對(duì)雙饋風(fēng)機(jī)的撬棒

參數(shù)進(jìn)行修正確定，從而提高風(fēng)電機(jī)組的故障穿越能力與適應(yīng)性，如圖1所示為本申請(qǐng)實(shí)施

例提出的一種計(jì)及直流換相失敗因素的送端雙饋風(fēng)機(jī)撬棒參數(shù)修正方法的流程示意圖，該

方法包括以下步驟：

[0032] 步驟S1、在高壓直流輸電系統(tǒng)出現(xiàn)電壓連續(xù)故障時(shí)，確定出所述雙饋風(fēng)機(jī)的工作參數(shù)。

[0033] 在本申請(qǐng)實(shí)施例中，所述工作參數(shù)具體為撬棒被觸發(fā)時(shí)的定子電壓、定子電流、轉(zhuǎn)子電壓和轉(zhuǎn)子電流。

[0034] 步驟S2、基于所述工作參數(shù)確定撬棒參數(shù)。[0035] 在本申請(qǐng)實(shí)施例中，所述撬棒參數(shù)具體為撬棒阻值。[0036] 在本申請(qǐng)實(shí)施例中，所述步驟S2包括以下分步驟：[0037] S21、基于所述定子電壓和定子電流確定定子磁鏈；[0038] S22、基于所述定子磁鏈和轉(zhuǎn)子電壓確定所述轉(zhuǎn)子電流的微分方程；[0039] S23、根據(jù)所述微分方程的通解和撬棒參數(shù)的約束條件確定撬棒參數(shù)。[0040] 具體的，包括送端風(fēng)電場(chǎng)在內(nèi)的LCC?HDC輸電系統(tǒng)中，逆變站換相失敗是高壓直流輸電系統(tǒng)中最常見(jiàn)的直流故障之一，常因觸發(fā)信號(hào)丟失、熄弧角小、換向電壓過(guò)零等原因

而發(fā)生。當(dāng)逆變站發(fā)生換相故障時(shí)，直流電壓下降會(huì)引起直流電流同時(shí)上升，從而使逆變站

的無(wú)功需求增加，安裝在送端的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備也將投入使用。隨后，由于換流站的控制策略

會(huì)增加觸發(fā)角以降低直流電流，因此HDC系統(tǒng)的無(wú)功需求逐漸減少，并且由于無(wú)功補(bǔ)償裝

置的延遲切除而導(dǎo)致電壓升高。如果在故障期間多次發(fā)生換相失敗，甚至?xí)?dǎo)致多次“低、

高”電壓連續(xù)故障。直到HDC恢復(fù)正常運(yùn)行，定子端電壓才恢復(fù)到正常值。

[0041] 在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中，定子靜止坐標(biāo)系下DFIG的電壓和磁鏈方程可以描述為[0042] (1)[0043] (2)[0044] (3)[0045] (4)[0046] 式中，和 分別為定子和轉(zhuǎn)子電壓矢量； 和 分別為定子和轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶?；?分別為定子和轉(zhuǎn)子電流矢量；和 分別為電阻和電感參數(shù)；下標(biāo)‘s’和‘r’分別代表定

子側(cè)和轉(zhuǎn)子側(cè)參數(shù)，上標(biāo)‘s’和‘r’分別代表定子坐標(biāo)系和轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系； 為激磁電感，表

示微分算子，表示虛部。

[0047] 需要先說(shuō)明的是，本申請(qǐng)中所有公式中相同因子指代的含義一致。[0048] 基于上述方程，雙饋風(fēng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的等效電路如圖2所示，穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子側(cè)連接RSC，轉(zhuǎn)子側(cè)電壓小于其限值，轉(zhuǎn)子側(cè)電流跟蹤RSC控制策略中轉(zhuǎn)子參考電流，由輸

出功率決定。

[0049] DFIG正常運(yùn)行時(shí)，機(jī)端電壓空間矢量us在定子坐標(biāo)系中以同步角速度旋轉(zhuǎn)，可表示為

[0050] (5)[0051] 式中，是同步電角速度，是A相電壓的初始相角，為定子電壓幅值，為 ，[0052] 當(dāng)電壓在t0之后逐漸下降，根據(jù)式(1)，定子電阻兩端的壓降可以忽略，則可得定子磁鏈為

[0053] (6)[0054] 式中，k1為電壓變化速率， 為定子磁鏈時(shí)間常數(shù)。[0055] 由式(2) (4),轉(zhuǎn)子電壓可計(jì)算為~

[0056] (7)[0057] 式中，p為微分算子，為漏感系數(shù)。[0058] 式(7)右邊第一項(xiàng)為轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢(shì)vr0，可表示為[0059] (8)[0060] 在DFIG正常運(yùn)行時(shí)，式(8)中的定子磁鏈微分項(xiàng)為0，vr0較小。而當(dāng)機(jī)端電壓變化較大時(shí)，定子磁鏈微分項(xiàng)不可忽略，將導(dǎo)致vr0顯著增大。將式(6)代入式(8)，可得到t0～t1區(qū)

間內(nèi)的轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢(shì)為

[0061] (9)[0062] 而定子電壓階躍跌落下的反電動(dòng)勢(shì)為[0063] (10)[0064] 事實(shí)上，在大功率雙饋電機(jī)中，定子時(shí)間常數(shù)通常在1000ms以上，可以忽略不計(jì)。設(shè)p1為第一個(gè)電壓下降深度，則式(10)可重新表示為

[0065] (11)[0066] 當(dāng)定子電壓在t0瞬間下降時(shí)，通過(guò)將t1=t0代入(11)，(11)將具有與(10)相同的形式。由式(11)可以看出，如果下降時(shí)間較長(zhǎng)或?yàn)門(mén)s的整數(shù)倍，則電網(wǎng)電壓下降引起的轉(zhuǎn)子電

動(dòng)勢(shì)直流分量近似為零。當(dāng)下降時(shí)間為電網(wǎng)半周期的奇數(shù)倍(K+0.5Ts)時(shí)幅值最大。

[0067] 撬棒被觸發(fā)后的雙饋風(fēng)機(jī)的等效電路如圖3所示，當(dāng)撬棒被觸發(fā)后，定子磁鏈方程變?yōu)椋?br />
[0068] (12)[0069] 其中， ；[0070][0071] 式中， 為撬棒電阻觸發(fā)后k4定子磁鏈時(shí)間常數(shù)， 、、和 分別為低壓持續(xù)階段、電壓上升階段、高壓持續(xù)階段和電壓恢復(fù)階段的電壓變化速率， 和 均為0，為統(tǒng)一表

示方程而設(shè)置。

[0072] 撬棒被觸發(fā)后，轉(zhuǎn)子電壓變?yōu)?。由式(7)可得：[0073] (13)[0074] 式中， 是撬棒電阻， = + 。[0075] 將式(12)代入方程(13)，方程(13)可以改寫(xiě)為：[0076] (14)[0077] 式中， ， ， 。[0078] ，[0079] 。[0080] 式(14)為轉(zhuǎn)子電流的一階線性微分方程，其系數(shù)可由給定的雙饋電機(jī)參數(shù)和雙饋電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)求得。該微分方程的通解為：

[0081] (15)[0082] 式中， ， 可根據(jù)各個(gè)階段電流初值求得，第一項(xiàng)為電網(wǎng)頻率穩(wěn)態(tài)分量；第二項(xiàng)和第三項(xiàng)由定子磁鏈暫態(tài)分量感應(yīng)生成的反電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，第三項(xiàng)是暫態(tài)

衰減分量，其衰減速度與定子暫態(tài)磁鏈相同。

[0083] 由式(15)中的第三項(xiàng)和第四項(xiàng)可知，轉(zhuǎn)子電流不僅與當(dāng)前電壓變化程度和DFIG參數(shù)有關(guān)，還與前階段的電壓故障有關(guān)。其反應(yīng)了連續(xù)故障中的暫態(tài)磁鏈累積效應(yīng)，相比單一

故障，可能導(dǎo)致更大的轉(zhuǎn)子過(guò)電流。

[0084] 在本申請(qǐng)實(shí)施例中，所述約束條件具體如下式所示：[0085] ；[0086] 式中， 為轉(zhuǎn)子側(cè)變流器電壓上限， 為轉(zhuǎn)子電壓最大值， 為轉(zhuǎn)子電流最大值， 為撬棒電阻和轉(zhuǎn)子電阻之和。

[0087] 在本申請(qǐng)實(shí)施例中，所述步驟S23具體包括以下分步驟：[0088] S231、基于所述微分方程的通解和約束條件確定出轉(zhuǎn)子電壓最大值與撬棒阻值的關(guān)系曲線；

[0089] S232、根據(jù)直流電壓限值確定轉(zhuǎn)子側(cè)變流器電壓上限，并確定出轉(zhuǎn)子側(cè)變流器電壓上限等于所述轉(zhuǎn)子電壓最大值的直線；

[0090] S233、確定出所述關(guān)系曲線和直線的交點(diǎn)，根據(jù)所述交點(diǎn)確定撬棒參數(shù)。[0091] 具體的，由式(15)可知，連續(xù)故障期間轉(zhuǎn)子電流最大值可能不出現(xiàn)在第一個(gè)故障期間，而發(fā)生在后續(xù)故障期間。且其值受到低壓和高壓故障影響，可能超過(guò)單一零電壓故障

時(shí)的電流峰值?？梢砸罁?jù)實(shí)際電網(wǎng)中由HDC換相失敗引發(fā)的連續(xù)故障中各階段電壓變化幅

度和變化時(shí)間，選取較嚴(yán)重的故障擾動(dòng)。確定撬棒參數(shù)可具體為：

[0092] 1)代入式(15)至式(16)，作出轉(zhuǎn)子電壓最大值和Crowbar阻值的關(guān)系曲線；[0093] 2)由于轉(zhuǎn)子側(cè)變流器相電壓峰值不能超過(guò) ，根據(jù)直流電壓限值dc_th計(jì)算rlim，作出直線rmax=rlim；

[0094] 3）確定出所述關(guān)系曲線和直線的交點(diǎn)，在交點(diǎn)處電阻值范圍內(nèi)盡量取較大值，也可以是交點(diǎn)處電阻值的整數(shù)值。

[0095] 本申請(qǐng)通過(guò)在高壓直流輸電系統(tǒng)出現(xiàn)電壓連續(xù)故障時(shí)，確定出所述雙饋風(fēng)機(jī)的工作參數(shù)；基于所述工作參數(shù)確定撬棒參數(shù)，所述工作參數(shù)具體為撬棒被觸發(fā)時(shí)的定子電壓、

定子電流、轉(zhuǎn)子電壓和轉(zhuǎn)子電流，所述撬棒參數(shù)具體為撬棒阻值，實(shí)現(xiàn)了針對(duì)電網(wǎng)電壓非階

躍變化和電壓連續(xù)故障下，對(duì)雙饋風(fēng)機(jī)的撬棒參數(shù)進(jìn)行確定，從而提高了風(fēng)電機(jī)組的故障

穿越能力與適應(yīng)性，且降低了風(fēng)電機(jī)組故障穿越的成本。

[0096] 本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到，這里所述的實(shí)施例是為了幫助讀者理解本發(fā)明的原理，應(yīng)被理解為本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于這樣的特別陳述和實(shí)施例。本領(lǐng)域的

普通技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的這些技術(shù)啟示做出各種不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)的其它各

種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。