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DFIG低电压穿越动态特性及穿越策略的研究
摘要
本文针对混合型风力发电机（DFIG）低电压穿越问题，研究了其动态特性及穿越策略。首先，介绍了DFIG的工作原理及其在风力发电中的应用情况，然后分析了DFIG低电压穿越的原因和对系统的影响。接着，介绍了穿越过程中DFIG的动态特性，包括转子电压响应和转矩响应等。在此基础上，提出了针对DFIG低电压穿越的两种穿越策略，即机械闭锁和电气闭锁，并分别进行了仿真验证和比较分析。最后，总结了两种穿越策略的优缺点，并提出了未来的研究方向。
关键词：混合型风力发电机（DFIG），低电压穿越，动态特性，穿越策略
Abstract
Thispaperstudiesthedynamiccharacteristicsandcrossingstrategiesoflowvoltagethroughthehybridwindturbinegenerator(DFIG).Firstly,theworkingprincipleofDFIGanditsapplicationinwindpowergenerationareintroduced,andthenthereasonsforDFIGlow-voltagecrossinganditsimpactonthesystemareanalyzed.Moreover,thedynamiccharacteristicsofDFIGduringthecrossingprocess,includingrotorvoltageresponseandtorqueresponse,areintroduced.Onthisbasis,twocrossingstrategiesforDFIGlow-voltagecrossingareproposed,mechanicallockingandelectricallocking,andsimulationverificationandcomparativeanalysisarecarriedoutrespectively.Finally,theadvantagesanddisadvantagesofthetwocrossingstrategiesaresummarized,andfutureresearchdirectionsareproposed.
Keywords:hybridwindturbinegenerator(DFIG),low-voltagecrossing,dynamiccharacteristics,crossingstrategy
引言
混合型风力发电机（DFIG）作为一种常见的风力发电机，其输出功率可以通过调节转速和电流来进行控制。然而，DFIG在工作过程中存在着低电压穿越现象，通常发生在电网故障或其他突发情况下，给系统带来了不可忽视的影响。因此，研究DFIG低电压穿越的动态特性及其穿越策略具有重要的实际意义。
本文将从DFIG的工作原理入手，介绍DFIG低电压穿越的原因和影响。然后，分析DFIG低电压穿越过程中的动态特性，包括转子电压响应和转矩响应等。在此基础上，提出了两种针对DFIG低电压穿越的穿越策略，即机械闭锁和电气闭锁，并进行了仿真验证和比较分析。最后，总结了两种穿越策略的优缺点，并提出了未来的研究方向。
DFIG工作原理及低电压穿越原因分析
DFIG由同步发电机和电力电子转换器组成，其基本原理是通过将风能转化为机械能，然后再将机械能通过同步发电机转化为电能。在DFIG中，通过调节转子角度和转矩来控制其输出功率。
DFIG低电压穿越通常发生在电网故障或其他突发情况下，也可能是在正常运行中由于过载或齿轮箱的故障等原因导致的。这种现象主要是由于电网电压下降造成转子电流增加，从而造成转子电磁场失衡，导致输出电压和转矩同时下降。
DFIG低电压穿越的影响
DFIG低电压穿越会对系统带来严重的影响，例如：
1.低电压穿越可能导致DFIG系统的断电，进而影响电网的稳定运行。
2.低电压穿越还可能导致发电机损坏，从而增加维修成本和停机时间。
3.低电压穿越还可能对电力系统的稳定性造成影响，影响系统的稳定运行。
DFIG低电压穿越的动态特性
DFIG低电压穿越时，因为电网电压下降导致转子电流增加，使得转子磁感应强度下降。同时，电网故障引起的短路故障电流也会通过转子电流，进一步打乱转子电磁场的平衡，导致输出电压和转矩下降。
为了进一步研究DFIG低电压穿越的动态特性，需要分析DFIG的转子电压响应和转矩响应。图1是DFIG在低电压穿越过程中的转子电压响应曲线图，可以看到，因为电网电压下降，导致转子角度相位差大幅度改变，同时转子电压也下降了很多。
图1DFIG在低电压穿越过程中的转子电压响应曲线图
同时，图2是DFIG在低