双馈电机三相短路保护研究

摘要

随着兆瓦级风电机组的广泛应用，三相短路保护问题已成为目前变速恒频双馈电机的研究重点。双馈电机发生三相短路将导致风力发电系统的一系列暂态问题，如转子侧过电流会使变流器发生故障，冲击的电磁转矩对传动机构产生不利影响，因此必须对双馈电机进行短路保护。为了便于研究双馈电机三相短路的特性，在风力机与变速恒频双馈电机的运行特性的基础上，建立变速恒频双馈电机的动态数学模型。当双馈电机三相短路时，由于产生冲击电流的瞬间发电机转速没有明显变化，因此分析时不考虑转速的变化，即短路分析可简化为电磁暂态问题。将三相短路的瞬态过程看成是稳定运行状态和加反向电压的运行状态两种情况的叠加，用拉普拉斯变换及逆变换对短路电流和电磁转矩进行求解，揭示影响三相短路过程的各种分量，提出对双馈电机三相短路保护。通过对Crowbar电路的研究，对快速短接保护装置的最大电阻重新整定;通过对转子励磁电压的分析，研究控制转子侧励磁电压，对双馈电机三相短路进行保护。
　　本文在理论分析的基础上，基于Matlab/Simulink仿真平台，构建变速恒频双馈电机三相短路仿真模型。通过对双馈电机三相短路时转子侧加不同整定值的仿真分析比较，本文提出的整定值有效地抑制了转子电流，对变换器进行保护;对不同转子励磁电压控制的仿真分析比较，本文的转子侧励磁控制电压能够有效地减小短路电流，从而达到对转子侧变换器保护的目的。