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双馈风力发电机低电压穿越转子动态过程分析
双馈风力发电机低电压穿越转子动态过程分析
一、双馈风力发电机简介
双馈发电机在风能开发中得到了广泛应用，具有高效率、可靠性好等优点。双馈风力发电机由于其独特的双转换能力，被广泛应用于风力发电系统中。这种发电机可以从转子和定子之间进行电能的双向转换，从而在不断变化的风速、负载和电网电压等工况下保持高效的发电。
双馈风力发电机由转子、定子、整流器、逆变器和电容器组成，其中转子与定子之间的电流是由转子和定子间的双向变压器所传输的。这种设计使得双馈发电机具有比普通异步发电机更好的转速可调性、电流满载容量和低电压穿越能力。
二、低电压穿越
在风力发电系统中，由于气象条件的不稳定性和发电机负荷的变化，常常会出现电网电压降低的情况。这时，发电机的输出电压会随之下降，当电压降至一定程度时，发电机就会失去同步，发电机电流开始猝变，此时就存在严重的安全隐患。
在发生低电压穿越时，传统的异步风力发电机会遇到问题。这是因为由于转子电阻偏低，异步风电机无法及时提供所需的励磁磁通，导致发电机失去同步。为了克服这个问题，双馈风力发电机应运而生。它能够通过变换器将发电机的电能转化为电容器中的励磁磁通，使得转子和定子之间的磁场能够得到维持。发电机在低电压情况下仍能保持输出电压恒定，从而避免了发电机失去同步。
三、低电压穿越转子动态过程分析
1.电网电压下降
当电网电压开始下降时，双馈风力发电机首先会将储存在电容器中的励磁磁通放入转子。此时，转子的电流会增加，并且不断增加，这将导致转子电阻的增加和转子电感的饱和。这也导致了双馈风力发电机的自激性质，使其始终能够进行发电。
2.转子电流瞬变
在双馈风力发电机中，转子电流随着电网电压的降低而增加。当电网电压降至一定程度时，转子电流会瞬间增大并猝变，这也是一种电磁过载。在这个过程中，为了避免电机陷入破坏性的电磁饱和状态，必须及时地限制电流，可以通过有源或无源限流装置来实现。
3.变流器动作
双馈风力发电机的变流器需要及时地与电容器中存储的励磁电能相匹配。当发现电网电压变低时，变流器可能会调整AC和DC边界之间的同步值，以匹配发电机和电容器之间的电磁能量。
四、结论
双馈风力发电机相对于传统的风力发电机来说，具有稳定性更好、效率更高、输出功率更强等优越性能。而在低电压穿越的情况下，双馈风力发电机的动态响应机制和控制方法的进一步深入研究，对于保证风力发电系统的安全、稳定和高效运行具有重要意义。