基于故障電流解析表達的FCL協助DFIG低電壓穿越研究

李生虎，黃杰杰，吳正陽

（合肥工業大學 電氣與自動化工程學院，安徽 合肥 230009）

0 引言

風電機組需要具有低電壓穿越（LVRT）能力［1-2］，在不違背其安全約束的前提下，為電網提供部分無功和有功支撐。雙饋感應電機（DFIG）的定子與電網直接相連，易受電網電壓跌落影響。在DFIG機端與公共耦合點（PCC）間投入故障電流限制器（FCL），可提升機端電壓，幫助實現故障穿越。

通常PCC與定子間阻抗較小，故障后兩者電壓近似相等，即定子電壓跌落幅度確定，因此可忽略網側變流器（GSC）電流對定子電壓的影響，僅基于感應電機方程求解故障電流［3-5］。在DFIG機端串聯FCL，增加了定子與PCC間阻抗，GSC電流對定子電壓影響較大。文獻［6］在DFIG機端串聯FCL，假設定子電壓已知，不能反映FCL阻抗和GSC電流的影響。對串聯FCL進行故障電流分析，需將DFIG與 FCL進行整體建模，從而綜合反映轉子側變流器（RSC）、GSC控制與FCL阻抗對故障電流的影響。

考慮RSC與GSC控制，文獻［7］指出功率外環控制在電壓驟降的情況下會導致電流參考值劇烈增長，故本文在LVRT過程中取消RSC與GSC功率外環控制而改用恒定電流控制。文獻［8］將RSC與GSC視為恒定電流源求解故障電流，與其功率外環控制相矛盾，且DFIG采用穩態模型。文獻［9］在RSC電流內環中計及定子磁鏈暫態，實現了定轉子電流解耦。RSC與GSC電流可作為定子電流求解的條件，但現有文獻對恒定電流控制的電流表達式的研究嚴重不足。

采用FCL實現LVRT中比較關心的問題有FCL阻抗值與DFIG控制參數的選取。基于DFIG與FCL整體建模求解得到的故障電流解析表達可定量表達這兩者對故障電流的影響，可用于參數選擇。……