權(quán)利要求書： 1.一種計(jì)及撬棒保護(hù)動(dòng)作的雙饋風(fēng)機(jī)不對(duì)稱短路電流解析方法，其特征在于，具體步驟如下：

步驟(1)：根據(jù)計(jì)及撬棒保護(hù)動(dòng)作后的雙饋風(fēng)機(jī)正序故障等效電路圖列寫正向旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下雙饋風(fēng)機(jī)的正序分量數(shù)學(xué)模型，根據(jù)計(jì)及撬棒保護(hù)動(dòng)作后的雙饋風(fēng)機(jī)負(fù)序故障等效電路圖列寫反向旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下雙饋風(fēng)機(jī)的負(fù)序分量的數(shù)學(xué)模型；

(1?1)根據(jù)計(jì)及撬棒保護(hù)動(dòng)作后的雙饋風(fēng)機(jī)正序故障等效電路圖得到撬棒保護(hù)動(dòng)作后的雙饋風(fēng)機(jī)在正向旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下正序分量數(shù)學(xué)模型，如公式(1)、(2)所示：其中， 為正向旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下定子、轉(zhuǎn)子電壓正序分量， 為正向旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下定子、轉(zhuǎn)子電流正序分量， 為正向旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下定子、轉(zhuǎn)子磁鏈正序分量，Rs為定子電阻，Rrc＝Rr+Rc為轉(zhuǎn)子撬棒保護(hù)動(dòng)作后轉(zhuǎn)子等效電阻，Rr為轉(zhuǎn)子電阻，Rc為撬棒電阻，Ls、Lr分別為定子、轉(zhuǎn)子自感，其中Ls＝Lm+Lσs，Lr＝Lm+Lσr，Lσs為定子漏感，Lσr為轉(zhuǎn)子漏感，Lm為定子和轉(zhuǎn)子之間的互感，ω1為同步轉(zhuǎn)速，ωr為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，s＝(ω1?ωr)/ω1為轉(zhuǎn)差率，j為復(fù)數(shù)單位；

(1?2)根據(jù)計(jì)及撬棒保護(hù)動(dòng)作后的雙饋風(fēng)機(jī)負(fù)序故障等效電路圖得到撬棒保護(hù)動(dòng)作后的雙饋風(fēng)機(jī)在反向旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的負(fù)序分量數(shù)學(xué)模型，如公式(3)、(4)所示：其中， 為反向旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下定子、轉(zhuǎn)子電壓負(fù)序分量， 為反向旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下定子、轉(zhuǎn)子電流負(fù)序分量， 為反向旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下定子、轉(zhuǎn)子磁鏈負(fù)序分量；

步驟(2)：根據(jù)步驟(1)的正序分量數(shù)學(xué)模型中的定子、轉(zhuǎn)子電壓并結(jié)合磁鏈?zhǔn)睾阍瓌t，求出故障后定子、轉(zhuǎn)子磁鏈正序分量，然后再根據(jù)故障后定子、轉(zhuǎn)子磁鏈正序分量求出定子、轉(zhuǎn)子電流正序分量；

(2?1)首先求取定子、轉(zhuǎn)子電流正序分量表達(dá)式：根據(jù)公式(2)中定子和轉(zhuǎn)子磁鏈正序分量，求得定子電流、轉(zhuǎn)子電流正序分量為：式中， LD表示等值電感；

(2?2)求取定子磁鏈正序分量：假設(shè)t0時(shí)刻系統(tǒng)發(fā)生故障，根據(jù)磁鏈?zhǔn)睾阍瓌t，發(fā)生故障后，機(jī)端電壓正序分量為定子磁鏈正序分量不會(huì)發(fā)生突變，故障后的定子磁鏈有兩個(gè)分量，一是與機(jī)端電壓正序分量相對(duì)應(yīng)的定子磁鏈正序穩(wěn)態(tài)分量 二是與電壓跌落部分相對(duì)應(yīng)的定子磁鏈正序暫態(tài)分量 該分量以定子時(shí)間常數(shù)衰減；

(2?2?1)求取發(fā)生故障后定子磁鏈正序穩(wěn)態(tài)分量：穩(wěn)態(tài)時(shí)忽略定子電阻以及磁鏈變化率的影響，短路發(fā)生后與機(jī)端電壓正序分量相對(duì)應(yīng)的定子磁鏈正序穩(wěn)態(tài)分量為：

(2?2?2)求取發(fā)生故障后定子磁鏈正序暫態(tài)分量：根據(jù)磁鏈?zhǔn)睾阍瓌t，定子磁鏈正序暫態(tài)分量為：式中，τs＝RsLr/LD為定子衰減時(shí)間常數(shù)，t為時(shí)間；

(2?2?3)系統(tǒng)發(fā)生不對(duì)稱故障后，正向旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下定子磁鏈正序分量 為：其中， 為系統(tǒng)發(fā)生故障前雙饋風(fēng)機(jī)的機(jī)端電壓；

(2?3)求取轉(zhuǎn)子磁鏈正序分量：對(duì)公式(1)中轉(zhuǎn)子電壓正序分量、公式(5)中轉(zhuǎn)子電流正序分量、以及公式(8)的定子磁鏈正序分量分別進(jìn)行拉氏變換，其中撬棒保護(hù)動(dòng)作后，轉(zhuǎn)子電壓正序分量 為零，因此將轉(zhuǎn)子電壓、轉(zhuǎn)子電流、定子磁鏈的正序分量從時(shí)域變換到復(fù)頻域，如下所示：式中，p表示拉氏運(yùn)算因子， 表示故障時(shí)刻轉(zhuǎn)子磁鏈的初始量，其值為由式(9)可得復(fù)頻域下轉(zhuǎn)子磁鏈為:式中τc＝RrcLs/LD為投入撬棒保護(hù)后轉(zhuǎn)子衰減時(shí)間常數(shù)；

對(duì)式(10)進(jìn)行反拉氏變換，得到時(shí)域下的轉(zhuǎn)子磁鏈正序分量為：式中，

(2?4)最終求取定子、轉(zhuǎn)子電流正序分量：將式(8)和式(11)分別代入式(5)，即可求得定子、轉(zhuǎn)子電流正序分量為：式中，

步驟(3)：根據(jù)步驟(1)的負(fù)序分量數(shù)學(xué)模型中的定子、轉(zhuǎn)子電壓求出故障后定子、轉(zhuǎn)子磁鏈負(fù)序分量，然后再根據(jù)故障后定子、轉(zhuǎn)子磁鏈負(fù)序分量求出定子、轉(zhuǎn)子電流負(fù)序分量；

步驟(4)：將步驟(2)的定子、轉(zhuǎn)子電流正序分量從正向旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系變換到三相靜止坐標(biāo)系下，將步驟(3)的定子、轉(zhuǎn)子電流負(fù)序分量從反向旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系變換到三相靜止坐標(biāo)系下，然后再將三相靜止坐標(biāo)系下定子和轉(zhuǎn)子電流的正序分量與負(fù)序分量疊加，即可求得計(jì)及撬棒保護(hù)動(dòng)作的雙饋風(fēng)機(jī)定子和轉(zhuǎn)子不對(duì)稱短路的各相電流。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)及撬棒保護(hù)動(dòng)作的雙饋風(fēng)機(jī)不對(duì)稱短路電流解析方法，其特征在于，所述步驟(3)的具體步驟為：(3?1)求取定子電流負(fù)序分量、轉(zhuǎn)子電流負(fù)序分量表達(dá)式：根據(jù)公式(4)中定子、轉(zhuǎn)子磁鏈負(fù)序分量，可得定子電流、轉(zhuǎn)子電流負(fù)序分量表達(dá)式為：(3?2)求取定子磁鏈負(fù)序分量：假設(shè)t0時(shí)刻系統(tǒng)發(fā)生故障，根據(jù)磁鏈?zhǔn)睾阍瓌t，發(fā)生故障后，機(jī)端電壓負(fù)序分量為忽略定子電阻，求解式(3)中定子電壓方程，可得系統(tǒng)發(fā)生不對(duì)稱故障后，反向旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下定子磁鏈負(fù)序分量 為：

(3?3)求取轉(zhuǎn)子磁鏈負(fù)序分量解析式對(duì)式(3)中轉(zhuǎn)子電壓負(fù)序分量、式(13)中轉(zhuǎn)子電流負(fù)序分量，以及式(14)的定子磁鏈負(fù)序分量進(jìn)行拉氏變換，其中撬棒保護(hù)動(dòng)作后，轉(zhuǎn)子電壓負(fù)序分量 為零，因此將轉(zhuǎn)子電壓、轉(zhuǎn)子電流、定子磁鏈的負(fù)序分量從時(shí)域變換到復(fù)頻域?yàn)椋河墒?15)可得復(fù)頻域下轉(zhuǎn)子磁鏈方程為：對(duì)式(16)進(jìn)行反拉氏變換，得到時(shí)域下的轉(zhuǎn)子磁鏈為：式中，

(3?4)求取定子和轉(zhuǎn)子電流負(fù)序分量：將式(14)和式(17)代入式(13)，即可求得定子和轉(zhuǎn)子電流負(fù)序分量為：式中，

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的計(jì)及撬棒保護(hù)動(dòng)作的雙饋風(fēng)機(jī)不對(duì)稱短路電流解析方法，其特征在于：所述步驟(4)的具體步驟為：(4?1)將公式(12)定子、轉(zhuǎn)子電流正序分量變換到三相靜止坐標(biāo)系下為:其中， 分別表示三相靜止坐標(biāo)系下定子、轉(zhuǎn)子電流的正序空間矢量；

(4?2)將公式(18)定子、轉(zhuǎn)子電流負(fù)序分量變換到三相靜止坐標(biāo)系下為:其中， 分別表示三相靜止坐標(biāo)系下定子和轉(zhuǎn)子電流的負(fù)序空間矢量；

(4?3)將三相靜止坐標(biāo)系下定子電流、轉(zhuǎn)子電流的正序分量與負(fù)序分量分別疊加，求出計(jì)及撬棒保護(hù)動(dòng)作的雙饋風(fēng)機(jī)定子和轉(zhuǎn)子不對(duì)稱短路各相電流為：式中， 分別表示定子A、B、C三相電流， 分別表示轉(zhuǎn)子a、b、c三相電流，Re表示取實(shí)部。

說(shuō)明書： 一種計(jì)及撬棒保護(hù)動(dòng)作的雙饋風(fēng)機(jī)不對(duì)稱短路電流解析方法技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及一種計(jì)及撬棒保護(hù)動(dòng)作的雙饋風(fēng)機(jī)不對(duì)稱短路電流解析方法，屬于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)故障分析技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)[0002] 隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和能源消耗量的大幅度增長(zhǎng)，能源的儲(chǔ)量、生產(chǎn)和使用之間的矛盾日益突出，成為目前世界各國(guó)急待解決的重要問(wèn)題之一。因此，為解決能源危機(jī)、環(huán)

境污染等問(wèn)題，風(fēng)能、太陽(yáng)能等新能源的研究開發(fā)已成當(dāng)前人類十分迫切的需求。其中，風(fēng)

能是一種清潔永續(xù)的能源，與傳統(tǒng)能源相比，風(fēng)力發(fā)電具有不依賴外部能源、沒(méi)有燃料價(jià)格

風(fēng)險(xiǎn)、發(fā)電成本穩(wěn)定、沒(méi)有碳排放等環(huán)境成本特點(diǎn)；與太陽(yáng)能、潮汐能相比，風(fēng)能的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)

最好，經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)最為明顯，沒(méi)有大的環(huán)境影響；而且，全球范圍內(nèi)可利用的風(fēng)能分布十分廣

泛。由于風(fēng)力發(fā)電具有的這些獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，使其逐漸成為許多國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組

成部分，并在世界各國(guó)得到迅速發(fā)展。

[0003] 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組種類較多，雙饋風(fēng)機(jī)通過(guò)使用雙PWM變流器控制其勵(lì)磁電流實(shí)現(xiàn)了發(fā)電機(jī)組與風(fēng)力系統(tǒng)良好的柔性連接，這種連接方式便于并網(wǎng)操作，具有有功、無(wú)功功率獨(dú)

立控制，可變速運(yùn)行及勵(lì)磁變流器容量小等優(yōu)點(diǎn)，因此成為了風(fēng)電場(chǎng)MW級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主

要機(jī)型。但另一方面并網(wǎng)型雙饋風(fēng)機(jī)組在并網(wǎng)電壓突降時(shí)的暫態(tài)特性相當(dāng)復(fù)雜，不同于傳

統(tǒng)的同步和異步電機(jī)。

[0004] 當(dāng)風(fēng)電大規(guī)模接入系統(tǒng)后，變壓器，線路阻抗器以及斷路器等電氣設(shè)備的動(dòng)、熱穩(wěn)定性校驗(yàn)，以及線路、變壓器等各元件的保護(hù)動(dòng)作特性主要依靠系統(tǒng)的短路電流計(jì)算整定，

因此隨著風(fēng)機(jī)大規(guī)模的并網(wǎng)，確定雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)在故障過(guò)程中的短路電流特性是目前雙

饋風(fēng)機(jī)并網(wǎng)需解決的重要問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容[0005] 本發(fā)明提供了一種計(jì)及撬棒(Crowbar)保護(hù)動(dòng)作的雙饋風(fēng)機(jī)(DFIG)不對(duì)稱短路電流解析方法，本發(fā)明利用撬棒保護(hù)動(dòng)作后的DFIG定子和轉(zhuǎn)子正序、負(fù)序電壓方程、定子和轉(zhuǎn)

子磁鏈正序、負(fù)序方程，計(jì)算了電網(wǎng)不對(duì)稱故障計(jì)及撬棒保護(hù)動(dòng)作的雙饋風(fēng)機(jī)短路各相電

流。

[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種計(jì)及撬棒保護(hù)動(dòng)作的雙饋風(fēng)機(jī)不對(duì)稱短路電流解析方法，具體步驟如下：

[0007] 步驟(1)：根據(jù)計(jì)及撬棒保護(hù)動(dòng)作后的雙饋風(fēng)機(jī)正序故障等效電路圖列寫正向旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下雙饋風(fēng)機(jī)的正序分量數(shù)學(xué)模型，根據(jù)計(jì)及撬棒保護(hù)動(dòng)作后的雙饋風(fēng)機(jī)負(fù)序故障等

效電路圖列寫反向旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下雙饋風(fēng)機(jī)的負(fù)序分量的數(shù)學(xué)模型；

[0008] 步驟(2)：根據(jù)步驟(1)的正序分量數(shù)學(xué)模型中的定子、轉(zhuǎn)子電壓并結(jié)合磁鏈?zhǔn)睾阍瓌t，求出故障后定子、轉(zhuǎn)子磁鏈正序分量，然后再根據(jù)故障后定子、轉(zhuǎn)子磁鏈正序分量求

出定子、轉(zhuǎn)子電流正序分量；

[0009] 步驟(3)：根據(jù)步驟(1)的負(fù)序分量數(shù)學(xué)模型中的定子、轉(zhuǎn)子電壓求出故障后定子、轉(zhuǎn)子磁鏈負(fù)序分量，然后再根據(jù)故障后定子、轉(zhuǎn)子磁鏈負(fù)序分量求出定子、轉(zhuǎn)子電流負(fù)序分

量；

[0010] 步驟(4)：將步驟(2)的定子、轉(zhuǎn)子電流正序分量從正向旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系變換到三相靜止坐標(biāo)系下，將步驟(3)的定子、轉(zhuǎn)子電流負(fù)序分量從反向旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系變換到三相靜止坐標(biāo)

系下，然后再將三相靜止坐標(biāo)系下定子和轉(zhuǎn)子電流的正序分量與負(fù)序分量疊加，即可求得

計(jì)及撬棒保護(hù)動(dòng)作的雙饋風(fēng)機(jī)定子和轉(zhuǎn)子不對(duì)稱短路的各相電流。

[0011] 所述步驟(1)的具體步驟如下：[0012] (1?1)根據(jù)計(jì)及撬棒保護(hù)動(dòng)作后的雙饋風(fēng)機(jī)正序故障等效電路圖得到撬棒保護(hù)動(dòng)作后的雙饋風(fēng)機(jī)在正向旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下正序分量數(shù)學(xué)模型，如公式(1)、(2)所示：

[0013][0014][0015] 其中， 為正向旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下定子、轉(zhuǎn)子電壓正序分量， 為正向旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下定子、轉(zhuǎn)子電流正序分量， 為正向旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下定子、轉(zhuǎn)子磁

鏈正序分量，Rs為定子電阻，Rrc＝Rr+Rc為轉(zhuǎn)子撬棒保護(hù)動(dòng)作后轉(zhuǎn)子等效電阻，Rr為轉(zhuǎn)子電

阻，Rc為撬棒電阻，Ls、Lr分別為定子、轉(zhuǎn)子自感，其中Ls＝Lm+Lσs，Lr＝Lm+Lσr，Lσs為定子漏感，

Lσr為轉(zhuǎn)子漏感，Lm為定子和轉(zhuǎn)子之間的互感，ω1為同步轉(zhuǎn)速，ωr為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，s＝(ω1?

ωr)/ω1為轉(zhuǎn)差率，j為復(fù)數(shù)單位；

[0016] (1?2)根據(jù)計(jì)及撬棒保護(hù)動(dòng)作后的雙饋風(fēng)機(jī)負(fù)序故障等效電路圖得到撬棒保護(hù)動(dòng)作后的雙饋風(fēng)機(jī)在反向旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的負(fù)序分量數(shù)學(xué)模型，如公式(3)、(4)所示：

[0017][0018][0019] 其中， 為反向旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下定子、轉(zhuǎn)子電壓負(fù)序分量， 為反向旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下定子、轉(zhuǎn)子電流負(fù)序分量， 為反向旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下定子、轉(zhuǎn)子

磁鏈負(fù)序分量。

[0020] 所述步驟(2)的具體步驟如下：[0021] (2?1)首先求取定子、轉(zhuǎn)子電流正序分量表達(dá)式：[0022] 根據(jù)公式(2)中定子和轉(zhuǎn)子磁鏈正序分量，求得定子電流、轉(zhuǎn)子電流正序分量為：[0023][0024] 式中， LD表示等值電感；[0025] (2?2)求取定子磁鏈正序分量：[0026] 假設(shè)t0時(shí)刻系統(tǒng)發(fā)生故障，根據(jù)磁鏈?zhǔn)睾阍瓌t，發(fā)生故障后，機(jī)端電壓正序分量為定子磁鏈正序分量不會(huì)發(fā)生突變，故障后的定子磁鏈有兩個(gè)分量，一是與機(jī)端電壓正

序分量相對(duì)應(yīng)的定子磁鏈正序穩(wěn)態(tài)分量 二是與電壓跌落部分相對(duì)應(yīng)的定子磁鏈正序

暫態(tài)分量 該分量以定子時(shí)間常數(shù)衰減；

[0027] (2?2?1)求取發(fā)生故障后定子磁鏈正序穩(wěn)態(tài)分量：[0028] 穩(wěn)態(tài)時(shí)忽略定子電阻以及磁鏈變化率的影響，短路發(fā)生后與機(jī)端電壓正序分量相對(duì)應(yīng)的定子磁鏈正序穩(wěn)態(tài)分量為：

[0029][0030] (2?2?2)求取發(fā)生故障后定子磁鏈正序暫態(tài)分量：[0031] 根據(jù)磁鏈?zhǔn)睾阍瓌t，定子磁鏈正序暫態(tài)分量為：[0032][0033] 式中，τs＝RsLr/LD為定子衰減時(shí)間常數(shù)，t為時(shí)間；[0034] (2?2?3)系統(tǒng)發(fā)生不對(duì)稱故障后，正向旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下定子磁鏈正序分量 為：[0035][0036] 其中， 為系統(tǒng)發(fā)生故障前雙饋風(fēng)機(jī)的機(jī)端電壓；[0037] (2?3)求取轉(zhuǎn)子磁鏈正序分量：[0038] 對(duì)公式(1)中轉(zhuǎn)子電壓正序分量、公式(5)中轉(zhuǎn)子電流正序分量、以及公式(8)的定子磁鏈正序分量分別進(jìn)行拉氏變換，其中撬棒保護(hù)動(dòng)作后，轉(zhuǎn)子電壓正序分量 為零，因

此將轉(zhuǎn)子電壓、轉(zhuǎn)子電流、定子磁鏈的正序分量從時(shí)域變換到復(fù)頻域，如下所示：

[0039][0040] 式中，p表示拉氏運(yùn)算因子， 表示故障時(shí)刻轉(zhuǎn)子磁鏈的初始量，其值為[0041] 由式(9)可得復(fù)頻域下轉(zhuǎn)子磁鏈為:[0042][0043] 式中τc＝RrcLs/LD為投入撬棒保護(hù)后轉(zhuǎn)子衰減時(shí)間常數(shù)；[0044] 對(duì)式(10)進(jìn)行反拉氏變換，得到時(shí)域下的轉(zhuǎn)子磁鏈正序分量為：[0045][0046] 式中，[0047][0048][0049] (2?4)最終求取定子、轉(zhuǎn)子電流正序分量：[0050] 將式(8)和式(11)分別代入式(5)，即可求得定子、轉(zhuǎn)子電流正序分量為：[0051][0052] 式中，[0053][0054][0055][0056][0057][0058] 所述步驟(3)的具體步驟為：[0059] (3?1)求取定子電流負(fù)序分量、轉(zhuǎn)子電流負(fù)序分量表達(dá)式：[0060] 根據(jù)公式(4)中定子、轉(zhuǎn)子磁鏈負(fù)序分量，可得定子電流、轉(zhuǎn)子電流負(fù)序分量表達(dá)式為：

[0061][0062] (3?2)求取定子磁鏈負(fù)序分量：[0063] 假設(shè)t0時(shí)刻系統(tǒng)發(fā)生故障，根據(jù)磁鏈?zhǔn)睾阍瓌t，發(fā)生故障后，機(jī)端電壓負(fù)序分量為忽略定子電阻，求解式(3)中定子電壓方程，可得系統(tǒng)發(fā)生不對(duì)稱故障后，反向旋轉(zhuǎn)坐

標(biāo)下定子磁鏈負(fù)序分量 為：

[0064][0065] (3?3)求取轉(zhuǎn)子磁鏈負(fù)序分量解析式[0066] 對(duì)式(3)中轉(zhuǎn)子電壓負(fù)序分量、式(13)中轉(zhuǎn)子電流負(fù)序分量，以及式(14)的定子磁鏈負(fù)序分量進(jìn)行拉氏變換，其中撬棒保護(hù)動(dòng)作后，轉(zhuǎn)子電壓負(fù)序分量 為零。因此將轉(zhuǎn)子

電壓、轉(zhuǎn)子電流、定子磁鏈的負(fù)序分量從時(shí)域變換到復(fù)頻域?yàn)?

[0067][0068] 由式(15)可得復(fù)頻域下轉(zhuǎn)子磁鏈方程為:[0069][0070] 對(duì)式(16)進(jìn)行反拉氏變換，得到時(shí)域下的轉(zhuǎn)子磁鏈為：[0071][0072] 式中，[0073][0074][0075] (3?4)求取定子和轉(zhuǎn)子電流負(fù)序分量：[0076] 將式(14)和式(17)代入式(13)，即可求得定子和轉(zhuǎn)子電流負(fù)序分量為：[0077][0078] 式中，[0079][0080][0081][0082][0083][0084] 所述步驟(4)的具體步驟為：[0085] (4?1)將公式(12)定子、轉(zhuǎn)子電流正序分量變換到三相靜止坐標(biāo)系下為:[0086][0087] 其中， 分別表示三相靜止坐標(biāo)系下定子、轉(zhuǎn)子電流的正序空間矢量；[0088] (4?2)將公式(18)定子、轉(zhuǎn)子電流負(fù)序分量變換到三相靜止坐標(biāo)系下為:[0089][0090] 其中， 分別表示三相靜止坐標(biāo)系下定子和轉(zhuǎn)子電流的負(fù)序空間矢量；[0091] (4?3)將三相靜止坐標(biāo)系下定子電流、轉(zhuǎn)子電流的正序分量與負(fù)序分量分別疊加，求出計(jì)及撬棒保護(hù)動(dòng)作的雙饋風(fēng)機(jī)定子和轉(zhuǎn)子不對(duì)稱短路各相電流為：

[0092][0093][0094] 式中， 分別表示定子A、B、C三相電流， 分別表示轉(zhuǎn)子a、b、c三相電流，Re表示取實(shí)部。

[0095] 本發(fā)明的有益效果是：[0096] (1)本發(fā)明在dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下求解計(jì)及撬棒保護(hù)動(dòng)作的雙饋風(fēng)機(jī)不對(duì)稱短路電流解析方法，再通過(guò)反Park變換得到三相靜止坐標(biāo)系下計(jì)及Crowbar保護(hù)動(dòng)作的DFIG不對(duì)稱

短路電流的解析式，在三相靜止坐標(biāo)系下DFIG轉(zhuǎn)子磁鏈方程是非線性的代數(shù)方程，電壓方

程是時(shí)變系數(shù)的微分方程，對(duì)于求解三相短路電流帶來(lái)了很大的困難，dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下磁

鏈方程變成線性代數(shù)方程，電壓方程為常微分方程，Park變換使復(fù)雜的電壓和磁鏈方程簡(jiǎn)

單化了。

[0097] (2)本發(fā)明求取轉(zhuǎn)子磁鏈正序、負(fù)序分量時(shí)，均采用了拉氏變換的方法，把微分方程化為代數(shù)方程，在復(fù)頻域內(nèi)求出轉(zhuǎn)子磁鏈正、負(fù)序分量的解析式后，再做反拉氏變換求得

時(shí)域下轉(zhuǎn)子磁鏈正、負(fù)序分量，不需要確定積分函數(shù)，使計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)化。

[0098] (3)本發(fā)明采用解析算法得到雙饋風(fēng)機(jī)定子和轉(zhuǎn)子不對(duì)稱短路電流，解析算法物理概念明確、計(jì)算速度快等優(yōu)點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確在線計(jì)算的理想選著。

附圖說(shuō)明[0099] 圖1為dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下雙饋風(fēng)機(jī)等效電路圖；[0100] 圖2為撬棒保護(hù)動(dòng)作后雙饋風(fēng)機(jī)正向旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下正序分量等效電路圖；[0101] 圖3為撬棒保護(hù)動(dòng)作后雙饋風(fēng)機(jī)反向旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下負(fù)序分量等效電路圖；[0102] 圖4為定子各相不對(duì)稱短路電流隨時(shí)間的變化曲線圖；[0103] 圖5為轉(zhuǎn)子各相不對(duì)稱短路電流隨時(shí)間的變化曲線圖；[0104] 圖6為投入Crowbar保護(hù)的雙饋風(fēng)機(jī)原理示意圖；[0105] 圖7為DFIG三相靜止坐標(biāo)系下的物理模型。具體實(shí)施方式[0106] 實(shí)施例1：本實(shí)施例以一臺(tái)并網(wǎng)雙饋風(fēng)機(jī)為例，假設(shè)在0s時(shí)電網(wǎng)發(fā)生BC兩相相間短路，撬棒保護(hù)瞬時(shí)動(dòng)作。A相電壓不變，B、C相電壓都與A相電壓方向相反，且B、C相電壓幅值

為A相電壓幅值的一半。dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下，穩(wěn)態(tài)時(shí)機(jī)端電壓 為1∠108°，正序電壓 為

0.5∠108°，負(fù)序電壓 為0.5∠108°，撬棒保護(hù)動(dòng)作后雙饋風(fēng)機(jī)的具體參數(shù)如表1所示：

[0107] 表1雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的參數(shù)設(shè)置[0108] 參數(shù) 撬棒電阻Rc 頻率f 轉(zhuǎn)子側(cè)等效電阻Rr 定子等效電阻Rs 電壓初相角α數(shù)值(pu) 0.032pu 50Hz 0.016 0.023 108°

參數(shù) 定子漏感Lσs 轉(zhuǎn)子漏感Lσr 勵(lì)磁電感Lm 同步轉(zhuǎn)速ω1 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速ωr

數(shù)值(pu) 0.18 0.16 2.9 1 1.2

[0109] 計(jì)及撬棒保護(hù)動(dòng)作的雙饋風(fēng)機(jī)定子不對(duì)稱短路電流解析式為:[0110][0111] 式中，[0112][0113][0114][0115][0116][0117] 將雙饋風(fēng)機(jī)的參數(shù)代入定子短路電流解析式式(1)中，即可得到電網(wǎng)發(fā)生BC兩相相間短路時(shí)雙饋風(fēng)機(jī)定子各相短路電流為：

[0118][0119] 式中，[0120][0121][0122][0123][0124][0125] 計(jì)及撬棒保護(hù)動(dòng)作的雙饋風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子不對(duì)稱短路電流解析式為：[0126][0127] 式中，[0128][0129][0130][0131][0132][0133] 將雙饋風(fēng)機(jī)的參數(shù)代入轉(zhuǎn)子短路電流解析式(3)中，即可得到電網(wǎng)發(fā)生BC兩相相間短路時(shí)雙饋風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子短路電流為：

[0134][0135] 式中，[0136][0137][0138][0139][0140][0141] 根據(jù)式(2)可以繪制出系統(tǒng)發(fā)生BC兩相相間短路時(shí)計(jì)及Crowbar保護(hù)動(dòng)作的DFIG定子短路電流隨時(shí)間的變化趨勢(shì)圖，如圖4所示；根據(jù)式(4)可以繪制出電網(wǎng)發(fā)生BC兩相相

間短路時(shí)計(jì)及Crowbar保護(hù)動(dòng)作的DFIG轉(zhuǎn)子短路電流隨時(shí)間的變化趨勢(shì)圖，如圖5所示。

[0142] 本實(shí)施例的計(jì)算原理如下：[0143] (1)、考慮撬棒保護(hù)動(dòng)作特性的雙饋風(fēng)機(jī)工作原理：[0144] 雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)由風(fēng)力機(jī)，齒輪箱，雙饋電機(jī)，背靠背變流器及控制系統(tǒng)四部分組成，如圖6所示，齒輪箱是將風(fēng)力傳遞到發(fā)電機(jī)上的物理裝置，推動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)；雙饋電

機(jī)實(shí)質(zhì)上是一種繞線型轉(zhuǎn)子異步電機(jī)；雙PWM變流器由兩組電壓型變流器構(gòu)成。DFIG的定子

直接與電網(wǎng)相連；轉(zhuǎn)子則通過(guò)一組雙PWM變流器與電網(wǎng)相連。

[0145] DFIG工作原理可以簡(jiǎn)述為：當(dāng)環(huán)境風(fēng)速發(fā)生變化時(shí)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速隨之變化，通過(guò)控制轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流的頻率f2，即控制轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流轉(zhuǎn)速ω2，使得氣隙合成磁場(chǎng)相對(duì)于定子轉(zhuǎn)

速保持不變，從而定子轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速，即實(shí)現(xiàn)了DFIG變速恒頻運(yùn)行，保證了風(fēng)能的最大追

蹤。

[0146] 由電機(jī)學(xué)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的知識(shí)可知，雙饋電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)時(shí)，定轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相對(duì)靜止，即：

[0147] ω1＝ωr±ω2(1)[0148] 式中：ω1為同步轉(zhuǎn)速；ωr為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速；ω2為轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流轉(zhuǎn)速。[0149] (2)、雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)數(shù)學(xué)模型的建立[0150] 雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型是高階、非線性、強(qiáng)耦合的多變量電網(wǎng)。為建立數(shù)學(xué)模型，一般做以下假設(shè)：

[0151] 1)定子和轉(zhuǎn)子繞組三相均對(duì)稱，在空間上角度互差120°，定子和轉(zhuǎn)子電流中只考慮基波分量，諧波分量忽略不計(jì)，空間磁動(dòng)勢(shì)沿氣隙圓周呈正弦分布；

[0152] 2)忽略磁路飽和、渦流損耗和鐵耗；[0153] 3)忽略電機(jī)參數(shù)受溫度和頻率變化的影響；[0154] 4)定子和轉(zhuǎn)子繞組的自感和互感恒定不變[0155] 基于以上分析假設(shè)，同時(shí)規(guī)定DFIG定轉(zhuǎn)子側(cè)均采用電動(dòng)機(jī)慣例，則可建立DFIG等效物理模型，如圖7的所示，A、B、C表示定子三相繞組軸線，在空間上是靜止的；a、b、c表示轉(zhuǎn)

子三相繞組軸線，在空間上以轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速ωr旋轉(zhuǎn)的；θr＝ωrt表示轉(zhuǎn)子a軸與定子A軸之間的

角.

[0156] 根據(jù)圖5雙饋電機(jī)的物理模型，可以列寫出三相靜止坐標(biāo)系下DFIG的正序、負(fù)序數(shù)學(xué)模型。

[0157] DFIG的正序數(shù)學(xué)模型為：[0158][0159][0160] DFIG的負(fù)序數(shù)學(xué)模型為：[0161][0162][0163] 式中：uA、uB、uC為定子A、B、C三相電壓,iA、iB、iC為定子A、B、C三相電流；ua、ub、uc為轉(zhuǎn)子a、b、c三相電壓，ia、ib、ic為轉(zhuǎn)子a、b、c三相電流；ψA、ψB、ψC為定子A、B、C三相繞組的全磁

鏈，ψa、ψb、ψc為轉(zhuǎn)子a、b、c三相繞組的全磁鏈；Rs、Rr分別為定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組的電阻；D表

示微分算子

[0164] 將三相靜止坐標(biāo)系下DFIG正序數(shù)學(xué)模型變換到正向旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下為：[0165][0166][0167] 將三相靜止坐標(biāo)系下DFIG負(fù)序數(shù)學(xué)模型變換到反向旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下為:[0168][0169][0170] 其中， 為正向旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下定、轉(zhuǎn)子電壓正序分量； 為正向旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下定、轉(zhuǎn)子電流正序分量； 為正向旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下定、轉(zhuǎn)子磁鏈正序

分量；Rs為定子電阻；Rrc＝Rr+Rc為轉(zhuǎn)子撬棒保護(hù)動(dòng)作后轉(zhuǎn)子等效電阻，Rr為轉(zhuǎn)子電阻，Rc為

撬棒電阻；Ls、Lr分別為定、轉(zhuǎn)子自感，其中Ls＝Lm+Lσs，Lr＝Lm+Lσr，Lσs為定子漏感，Lσr為轉(zhuǎn)子

漏感，Lm為定子和轉(zhuǎn)子之間的互感；ω1為同步轉(zhuǎn)速；ωr為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速；s＝(ω1?ωr)/ω1為轉(zhuǎn)

差率；j為復(fù)數(shù)單位。 為反向旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下定、轉(zhuǎn)子電壓負(fù)序分量；

為反向旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下定、轉(zhuǎn)子電流負(fù)序分量； 為反向旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下定、轉(zhuǎn)子磁

鏈負(fù)序分量。

[0171] (3)、根據(jù)正向旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下DFIG正序分量數(shù)學(xué)模型和反向旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下DFIG負(fù)序分量數(shù)學(xué)模型，求出正向旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下定子和轉(zhuǎn)子磁鏈正序分量解析式，以及反向旋轉(zhuǎn)

坐標(biāo)系下定子和轉(zhuǎn)子磁鏈負(fù)序分量解析式，再根據(jù)定、轉(zhuǎn)子磁鏈負(fù)序和正序分量解析式求

得定子和轉(zhuǎn)子電流解析式。

[0172] 上述對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作了詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做

出各種變化。