CN107732969A - 考虑低电压穿越全过程的双馈风电机组短路电流计算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种考虑低电压穿越全过程的双馈风电机组短路电流计算方法，首先将双馈风电机组低电压穿越过程分为Crowbar投入阶段和无功控制阶段。在故障发生后瞬间，双馈风电机组即投入Crowbar，建立Crowbar投入阶段的工频等效电路并求解此阶段下的机端电压u′s；然后根据u′s确定无功控制阶段的转子参考值、定子磁链初值、转子电流初值及转子电流初始变化率；而后可以建立无功控制阶段的工频等效电路并求解此阶段下的机端电压u″s，进而计算双馈风电机组低电压穿越全过程的短路电流。本发明可提高双馈风电机组在低电压穿越过程中短路电流计算的准确性。

Description

考虑低电压穿越全过程的双馈风电机组短路电流计算方法
技术领域
本发明涉及电力系统故障分析和短路计算，具体指一种考虑低电压穿越全过程的双馈风电机组短路电流计算方法，属于电力系统分析领域。
背景技术
我国拥有丰富的风能资源，风力发电具有广阔的发展前景。国家能源局的数据显示，2017年上半年，全国风电新增并网容量601万千瓦，增长势头良好；上半年，全国风电发电量1490亿千瓦时，同比增长21％。风电已逐渐成为电力系统的主要能源形式之一。
双馈风电机组经过几十年的发展，现已成为电力系统中风力发电的主流装备之一。其转子绕组通过背靠背变流器并网，利用变流器强大灵活的控制能力，可实现在较宽的风速变化范围内功率的平稳输出，相较于传统定速风电机组有较大的优势。背靠背变流器由转子变流器和网侧变流器组成，其中转子变流器主要用于控制异步发电机的转子电流，进而实现风能的最大功率跟踪和单位功率运行；网侧变流器主要用于控制直流母线的电压。
电网故障发生后，双馈风电机组机端电压瞬间跌落，在转子绕组产生较大的冲击电流。为了避免过电流损坏变流器，投入撬棒(Crowbar)电路并闭锁转子侧变流器是目前较为常用的低电压穿越方法。现有风电场并网导则要求风电机组在电网故障时保持并网并提供无功电流，因此在躲过转子冲击电流后，双馈风电机组通常退出Crowbar并重启转子侧变流器，进而控制转子电流实现无功功率的输出。在Crowbar投入阶段，双馈风电机组作常规异步电机运行，其吸收大量无功功率会使得机端电压进一步下降；而在无功控制阶段，双馈风电机组输出无功功率，并使得机端电压上升。在这2个阶段中，双馈风电机组的运行状态和输出特性均表现出很大的区别。同时，在多阶段的低电压穿越过程中，由于电流磁链等电气量不可突变，前一阶段的暂态过程将对后一阶段的初始边界条件造成影响。目前，针对单一低电压穿越阶段下双馈风电机组暂态特性及短路电流计算方法已有较多研究和工程经验。但是，现有研究均以电网故障发生瞬间的状态为条件，并未考虑低电压穿越全过程中Crowbar投入、退出以及无功控制启动造成的双馈风电机组故障边界条件和机端电压的变化，无法针对低电压穿越全过程的短路电流进行准确分析和计算，制约了电力系统设备选型、故障保护等的实施，可能对系统安全造成威胁。
发明内容
针对双馈风电机组短路电流计算尚未计及低电压穿越全过程撬棒的投切和无功控制的切换对短路计算边界条件和机端电压的影响的问题，本发明提出一种考虑低电压穿越全过程的双馈风电机组短路电流计算方法。本方法充分考虑了低电压穿越过程中运行和控制方式的切换带来的机端电压和电气量初值变化，得到的定子短路电流表达式充分计及了撬棒投入阶段吸收无功造成机端电压下降、转子变流器无功控制阶段开始时电气量初值变化及无功控制阶段发出无功造成机端电压上升等因素，计算结果准确性有较好的提升，可用于含大规模风电的电力系统短路电流计算和保护整定。
本发明的技术方案是这样实现的：
考虑低电压穿越全过程的双馈风电机组短路电流计算方法，包括以下步骤，
1)首先将双馈风电机组低电压穿越过程分为Crowbar投入阶段和无功控制阶段两阶段，Crowbar投入阶段是指电网故障发生及Crowbar投入时刻t0到Crowbar切除及转子侧变流器无功控制启动时刻t1这个阶段；无功控制阶段是指Crowbar切除及转子侧变流器无功控制启动时刻t1之后的阶段；
2)建立Crowbar投入阶段的工频等效电路并求解此阶段下的机端电压u′s；
3)根据u′s确定无功控制阶段的转子电流参考值定子磁链初值、转子电流初值及转子电流初始变化率；
4)建立无功控制阶段的工频等效电路并求解此阶段下的机端电压u″s；
5)最后计算双馈风电机组低电压穿越全过程中任意时刻的短路电流。
其中，步骤2)求解机端电压u′s的具体过程为，
Crowbar投入阶段双馈风电机组可等效为负阻抗，双馈风电机组等效负阻抗为
其中ωs为同步转速，Ls为定子绕组电感；为发电机漏磁系数；Lm为双馈风电机组激磁电感；Lr为转子绕组电感；τrcn＝jωp+1/τrc，τrcσ＝jωp+σ/τrc，ωp＝ωs-ωr为转差速，ωr为双馈风电机组转子转速；τrc＝σLr/Rrc为投入Crowbar电阻后的转子回路时间常数；Rrc＝Rr+Rc；Rr为双馈风电机组转子电阻；Rc为Crowbar电阻阻值；
Crowbar投入阶段下机端电压为
其中ZΣ1＝Zg+Ztl1，ZΣ2＝Ztl2+jXT；ug为系统电压矢量，Zg为系统等值阻抗，Ztl1为系统侧输电线阻抗，Ztl2为DFIG侧输电线阻抗，XT为DFIG升压变电抗；Zf为短路电路过渡阻抗。
其中，步骤3)确定无功控制阶段的转子电流参考值定子磁链初值、转子电流初值及转子电流初始变化率具体过程为，
无功控制阶段转子电流参考值为：
其中分别为转子电流参考值矢量的d、q轴分量；Kd为无功增益系数；U′s为机端电压矢量u′s的幅值；Irmax为转子变流器最大允许运行电流；
无功控制阶段定子磁链初值为：
其中，t0为故障发生及Crowbar启动时刻；t1为Crowbar切除、转子变流器启动的时刻；τsn＝jωs+1/τs，τs＝σLs/Rs为定子绕组时间常数；Δu′s＝us0-u′s，us0为双馈风电机组故障前定子电压矢量；
无功控制阶段转子电流初值为：
其中，s＝ωp/ωs为转差率；系数C′为
ir0为双馈风电机组故障前转子电流矢量；
无功控制阶段转子电流初始变化率为：
其中，步骤4)建立无功控制阶段的工频等效电路并求解此阶段下的机端电压u″s；
无功控制阶段双馈风电机组等效为受控电流源，此阶段下机端电压为
其中，ZΣ1f＝Zg+Ztl1+Zf。
根据以下公式计算步骤(5)所述的双馈风电机组低电压穿越全过程中任意时刻的短路电流
其中，Δu″s＝u′s-u″s；τsσ＝jωs+σ/τs；χ＝(Rr+kp)/(σLr)，γ＝ki/(σLr)，kp为转子侧变流器电流内环PI调节器的比例系数；ki为转子侧变流器电流内环PI调节器的积分系数；
时间常数C″1、C″2分别为
根据上式，当t0＜t≤t1时，可计算考虑机端电压变化的Crowbar投入阶段双馈风电机组短路电流；当t＞t1时，可计算考虑机端电压变化及Crowbar投入阶段影响的无功控制阶段双馈风电机组短路电流。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明提出一种考虑低电压穿越全过程的双馈风电机组短路电流计算方法。本方法针对电网故障下双馈风电机组低电压穿越过程中Crowbar的投入、切除和无功控制的启动造成暂态特性的变化，考虑了Crowbar投入、输出无功对机端电压的影响，提出了Crowbar投入阶段和无功控制阶段双馈风电机组工频等值模型，同时考虑了Crowbar投入阶段对转子变流器无功控制阶段转子电流、定子磁链初值和转子电流初始变化率的影响，提出了计及低电压穿越全过程的双馈风电机组短路电流计算方法。本方法能够提高双馈风电机组短路电流计算的准确性，可用于含大规模双馈风电场的电力系统暂态分析、故障保护与控制的研究和工程应用。
附图说明
图1-本发明双馈风电机组短路电流计算整体流程图。
图2-本发明双馈风电机组并网系统实例图。
图3-双馈风电机组Crowbar投入阶段工频等效电路图。
图4-双馈风电机组无功控制阶段工频等效电路图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方案做详细描述。
本发明提出的一种考虑低电压穿越全过程的双馈风电机组短路电流计算方法，首先将双馈风电机组低电压穿越过程分为Crowbar投入阶段和无功控制阶段。在故障发生后瞬间，双馈风电机组即投入Crowbar，建立Crowbar投入阶段的工频等效电路并求解此阶段下的机端电压u′s；然后根据u′s确定无功控制阶段的转子参考值定子磁链初值、转子电流初值及转子电流初始变化率；而后可以建立无功控制阶段的工频等效电路并求解此阶段下的机端电压u″s。进而可以根据短路电流计算公式计算双馈风电机组低电压穿越全过程的短路电流。本发明总体流程如图1所示。本发明针对双馈风电机组在电网故障下先投入撬棒(Crowbar)后切除并重启转子侧变流器进行无功控制的低电压穿越全过程，充分考虑了投入Crowbar对机组机端电压的影响和对无功控制阶段定子磁链初值、转子电流初值及转子电流初始变化率的影响，考虑了无功控制阶段对机端电压的抬升作用，进而对现有考虑单一低电压穿越阶段的短路电流计算方法进行修正，可提高双馈风电机组在低电压穿越过程中短路电流计算的准确性。
下面以一个双馈风电机组并网系统(如图2所示)来介绍本发明短路电流的计算，其具体步骤为：
1、输入双馈风电机组参数和电力系统各元件参数
需输入的双馈风电机组参数包括：
固定参数：额定容量；定、转子额定电压；定、转子电阻；定、转子漏感；激磁电感；升压变压器正序电抗；
故障前运行参数：定转子电流；运行风速；
低电压穿越控制参数：撬棒电阻大小；撬棒电阻切除时间；无功增益系数；
输入的电力系统各参数包括：输电线路阻抗；系统等效阻抗；故障发生前的电网电压。
2、设定短路位置和故障过渡电阻
根据短路计算的需要选择短路位置，并设定故障过渡电阻。此处，以110kV母线发生三相短路，过渡阻抗等于Zf为例。
3、建立Crowbar投入阶段的双馈风电机组工频等效电路并求解机端电压
本阶段考虑了Crowbar投入吸收无功功率的特点以及对机组机端电压的影响。根据Crowbar投入阶段双馈风电机组的参数和控制定值建立系统等效电路，计算Crowbar投入阶段的工频机端电压。
Crowbar投入阶段双馈风电机组可等效为负阻抗，根据图2所示的网络结构可建立Crowbar投入阶段双馈风电机组的工频等效电路，如图3所示。图中ug为系统电压矢量，Zg为系统等值阻抗，Ztl1为系统侧输电线阻抗，Ztl2为DFIG侧输电线阻抗，XT为DFIG升压变电抗。双馈风电机组等效负阻抗为
其中Rs、Ls分别表示定子绕组电阻和电感，Rrc＝Rr+Rc为转子电阻与Crowbar电阻阻值之和，Lr表示转子绕组电感；ωs为同步转速，ωp＝ωs-ωr为转差速，s＝ωp/ωs为转差率；为发电机漏磁系数；τrcn＝jωp+1/τrc，τrcσ＝jωp+σ/τrc，τrc＝σLr/Rrc为投入Crowbar电阻后的转子回路时间常数；
此阶段下机端电压为
其中ZΣ1＝Zg+Ztl1，ZΣ2＝Ztl2+jXT。
4、求解无功控制阶段的转子参考值定子磁链初值、转子电流初值及转子电流初始变化率。无功控制阶段转子电流参考值考虑了Crowbar投入阶段机端电压的变化，转子电流初值和定子磁链初值同时考虑了Crowbar投入阶段的影响。
无功控制阶段转子电流参考值为：
其中分别为转子电路参考值矢量的d、q轴分量；Kd为无功增益系数；U′s为机端电压矢量u′s的幅值；Irmax为转子变流器最大允许运行电流。
无功控制阶段定子磁链初值为：
其中，t0为故障发生及Crowbar启动时刻；t1为Crowbar切除、转子变流器启动的时刻；τsn＝jωs+1/τs，τs＝σLs/Rs为定子绕组时间常数；Δu′s＝us0-u′s，us0为双馈风电机组故障前定子电压矢量。
无功控制阶段转子电流初值为：
其中，系数C′为
无功控制阶段转子电流初始变化率为：
5、建立无功控制阶段的双馈风电机组工频等效电路并求解机端电压
本步骤考虑了转子变流器无功控制阶段对机端电压的影响，根据转子变流器无功控制阶段双馈风电机组的参数和控制定值建立系统等效电路，计算转子变流器无功控制阶段的工频机端电压。
无功控制阶段双馈风电机组可等效为受控电流源，根据图2所示的网络结构可建立双馈风电机组工频等效电路，如图4所示。其中，此阶段下机端电压为
其中，ZΣ1f＝Zg+Ztl1+Zf。
6、计算双馈风电机组低电压穿越全过程任意时刻的短路电流
根据以下计算公式可计算双馈风电机组低电压穿越全过程的短路电流。
其中，Δu″s＝u′s-u″s；τsσ＝jωs+σ/τs；χ＝(Rr+kp)/(σLr)，γ＝ki/(σLr)，时间常数C″1、C″2分别为
根据上式，当t0＜t≤t1时，可计算考虑机端电压变化的Crowbar投入阶段双馈风电机组短路电流；当t＞t1时，可计算考虑机端电压变化及Crowbar投入阶段影响的无功控制阶段双馈风电机组短路电流。
为便于查找，本文涉及到的各参数含义汇总如下：
Rs：双馈风电机组定子绕组电阻；
Ls：双馈风电机组定子绕组电感；
Rrc：双馈风电机组转子电阻Rr与Crowbar电阻阻值Rc之和，即Rrc＝Rr+Rc；
Lr：双馈风电机组转子绕组电感；
Lm：双馈风电机组激磁电感；
ωs：同步转速；
ωr：双馈风电机组转子转速；
ωp：转差速，ωp＝ωs-ωr；
s：转差率，s＝ωp/ωs；
ir0：双馈风电机组故障前转子电流矢量；
us0：双馈风电机组故障前定子电压矢量；
ug：系统等值电压矢量；
Zg：系统等值阻抗；
Ztl1：系统侧输电线阻抗；
Zf：短路电路过渡阻抗；
Ztl2：双馈风电机组侧输电线阻抗；
XT：双馈风电机组升压变电抗；
Ze：双馈风电机组Crowbar投入阶段工频等效负阻抗，可表示为：Ze＝-jσωsLsτrcn/τrcσ
kp：转子侧变流器电流内环PI调节器的比例系数；
ki：转子侧变流器电流内环PI调节器的积分系数；
Kd：转子侧变流器无功控制阶段的无功增益系数；
Irmax：转子变流器最大允许运行电流；
U′s：Crowbar投入阶段工频机端电压幅值；
t0：电网故障发生及Crowbar投入时刻；
t1：Crowbar切除及转子侧变流器无功控制启动时刻。
针对双馈风电机组短路电流计算尚未计及低电压穿越全过程撬棒的投切和无功控制的切换对短路计算边界条件和机端电压影响的问题，本发明提出一种考虑低电压穿越全过程的双馈风电机组短路电流计算方法。本方法考虑了低电压穿越过程中运行和控制方式的切换带来的机端电压和电气量初值变化，得到的定子短路电流表达式充分计及了撬棒投入阶段吸收无功造成机端电压下降、转子变流器无功控制阶段开始时电气量初值变化及无功控制阶段发无功造成机端电压上升等因素，计算结果准确性有较好的提升，可用于含大规模风电的电力系统短路电流计算和保护整定。
最后需要说明的是，本发明的上述实例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。尽管申请人参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (5)

1.考虑低电压穿越全过程的双馈风电机组短路电流计算方法，其特征在于：包括以下步骤，
1)首先将双馈风电机组低电压穿越过程分为Crowbar投入阶段和无功控制阶段两阶段，Crowbar投入阶段是指电网故障发生及Crowbar投入时刻t0到Crowbar切除及转子侧变流器无功控制启动时刻t1这个阶段；无功控制阶段是指Crowbar切除及转子侧变流器无功控制启动时刻t1之后的阶段；
2)建立Crowbar投入阶段的工频等效电路并求解此阶段下的机端电压us′；
3)根据us′确定无功控制阶段的转子电流参考值定子磁链初值、转子电流初值及转子电流初始变化率；
4)建立无功控制阶段的工频等效电路并求解此阶段下的机端电压us″；
5)最后计算双馈风电机组低电压穿越全过程中任意时刻的短路电流。
2.根据权利要求1所述的考虑低电压穿越全过程的双馈风电机组短路电流计算方法，其特征在于：步骤2)求解机端电压us′的具体过程为，
Crowbar投入阶段双馈风电机组等效为负阻抗，双馈风电机组等效负阻抗为
<mrow> <msub> <mi>Z</mi> <mi>e</mi> </msub> <mo>=</mo> <mo>-</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>j&amp;sigma;&amp;omega;</mi> <mi>s</mi> </msub> <msub> <mi>L</mi> <mi>s</mi> </msub> <msub> <mi>&amp;tau;</mi> <mrow> <mi>r</mi> <mi>c</mi> <mi>n</mi> </mrow> </msub> </mrow> <msub> <mi>&amp;tau;</mi> <mrow> <mi>r</mi> <mi>c</mi> <mi>&amp;sigma;</mi> </mrow> </msub> </mfrac> </mrow>
其中ωs为同步转速，Ls为定子绕组电感；为发电机漏磁系数；Lm为双馈风电机组激磁电感；Lr为转子绕组电感；τrcn＝jωp+1/τrc，τrcσ＝jωp+σ/τrc，ωp＝ωs-ωr为转差速，ωr为双馈风电机组转子转速；τrc＝σLr/Rrc为投入Crowbar电阻后的转子回路时间常数；Rrc＝Rr+Rc；Rr为双馈风电机组转子电阻；Rc为Crowbar电阻阻值；
Crowbar投入阶段下机端电压为
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其中ZΣ1＝Zg+Ztl1，ZΣ2＝Ztl2+jXT；ug为系统电压矢量，Zg为系统等值阻抗，Ztl1为系统侧输电线阻抗，Ztl2为DFIG侧输电线阻抗，XT为DFIG升压变电抗；Zf为短路电路过渡阻抗。
3.根据权利要求2所述的考虑低电压穿越全过程的双馈风电机组短路电流计算方法，其特征在于：步骤3)确定无功控制阶段的转子电流参考值定子磁链初值、转子电流初值及转子电流初始变化率具体过程为，
无功控制阶段转子电流参考值为：
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其中分别为转子电流参考值矢量的d、q轴分量；Kd为无功增益系数；Us′为机端电压矢量us′的幅值；Irmax为转子变流器最大允许运行电流；
无功控制阶段定子磁链初值为：
<mrow> <msubsup> <mi>&amp;psi;</mi> <mi>s</mi> <mrow> <mo>&amp;prime;</mo> <mo>&amp;prime;</mo> </mrow> </msubsup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>=</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mfrac> <msubsup> <mi>u</mi> <mi>s</mi> <mo>&amp;prime;</mo> </msubsup> <mrow> <msub> <mi>j&amp;omega;</mi> <mi>s</mi> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>+</mo> <mfrac> <mrow> <msubsup> <mi>&amp;Delta;u</mi> <mi>s</mi> <mo>&amp;prime;</mo> </msubsup> </mrow> <mrow> <msub> <mi>j&amp;omega;</mi> <mi>s</mi> </msub> </mrow> </mfrac> <msup> <mi>e</mi> <mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>&amp;tau;</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mi>n</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </msup> </mrow>
其中，t0为故障发生及Crowbar启动时刻；t1为Crowbar切除、转子变流器启动的时刻；τsn＝jωs+1/τs，τs＝σLs/Rs为定子绕组时间常数；Δus′＝us0-us′，us0为双馈风电机组故障前定子电压矢量；
无功控制阶段转子电流初值为：
<mrow> <msubsup> <mi>i</mi> <mi>r</mi> <mrow> <mo>&amp;prime;</mo> <mo>&amp;prime;</mo> </mrow> </msubsup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>=</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <msup> <mi>C</mi> <mo>&amp;prime;</mo> </msup> <msup> <mi>e</mi> <mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>&amp;tau;</mi> <mrow> <mi>r</mi> <mi>c</mi> <mi>n</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </msup> <mo>-</mo> <mfrac> <mrow> <mi>s</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mi>&amp;sigma;</mi> <mo>)</mo> </mrow> <msubsup> <mi>u</mi> <mi>s</mi> <mo>&amp;prime;</mo> </msubsup> </mrow> <mrow> <msub> <mi>&amp;sigma;L</mi> <mi>m</mi> </msub> <msub> <mi>&amp;tau;</mi> <mrow> <mi>r</mi> <mi>c</mi> <mi>n</mi> </mrow> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>-</mo> <mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <mi>s</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mi>&amp;sigma;</mi> <mo>)</mo> <msubsup> <mi>&amp;Delta;u</mi> <mi>s</mi> <mo>&amp;prime;</mo> </msubsup> <msup> <mi>e</mi> <mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>&amp;tau;</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mi>n</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </msup> </mrow> <mrow> <msub> <mi>&amp;sigma;L</mi> <mi>m</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>&amp;tau;</mi> <mrow> <mi>r</mi> <mi>c</mi> <mi>n</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>&amp;tau;</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mi>n</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> </mrow>
其中，s＝ωp/ωs为转差率；系数
ir0为双馈风电机组故障前转子电流矢量；
无功控制阶段转子电流初始变化率为：
<mrow> <mfrac> <mrow> <msubsup> <mi>di</mi> <mi>r</mi> <mrow> <mo>&amp;prime;</mo> <mo>&amp;prime;</mo> </mrow> </msubsup> </mrow> <mrow> <mi>d</mi> <mi>t</mi> </mrow> </mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>=</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mo>-</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>&amp;tau;</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mi>n</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mi>s</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mi>&amp;sigma;</mi> <mo>)</mo> </mrow> <msubsup> <mi>&amp;Delta;u</mi> <mi>s</mi> <mo>&amp;prime;</mo> </msubsup> <msup> <mi>e</mi> <mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>&amp;tau;</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mi>n</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </msup> </mrow> <mrow> <msub> <mi>&amp;sigma;L</mi> <mi>m</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>&amp;tau;</mi> <mrow> <mi>r</mi> <mi>c</mi> <mi>n</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>&amp;tau;</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mi>n</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> <mo>-</mo> <msub> <mi>&amp;tau;</mi> <mrow> <mi>r</mi> <mi>c</mi> <mi>n</mi> </mrow> </msub> <msup> <mi>C</mi> <mo>&amp;prime;</mo> </msup> <msup> <mi>e</mi> <mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>&amp;tau;</mi> <mrow> <mi>r</mi> <mi>c</mi> <mi>n</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </msup> <mo>.</mo> </mrow>
4.根据权利要求3所述的考虑低电压穿越全过程的双馈风电机组短路电流计算方法，其特征在于：步骤4)建立无功控制阶段的工频等效电路并求解此阶段下的机端电压us″；
无功控制阶段双馈风电机组等效为受控电流源，此阶段下机端电压为
<mrow> <msubsup> <mi>u</mi> <mi>s</mi> <mrow> <mo>&amp;prime;</mo> <mo>&amp;prime;</mo> </mrow> </msubsup> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>j&amp;omega;</mi> <mi>s</mi> </msub> <msub> <mi>L</mi> <mi>m</mi> </msub> <msub> <mi>Z</mi> <mrow> <mi>&amp;Sigma;</mi> <mn>1</mn> <mi>f</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>Z</mi> <mrow> <mi>&amp;Sigma;</mi> <mn>2</mn> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>Z</mi> <mi>f</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <msubsup> <mi>i</mi> <mi>r</mi> <mrow> <mo>*</mo> <mo>&amp;prime;</mo> </mrow> </msubsup> <mo>-</mo> <msub> <mi>j&amp;omega;</mi> <mi>s</mi> </msub> <msub> <mi>L</mi> <mi>s</mi> </msub> <msub> <mi>Z</mi> <mi>f</mi> </msub> <msub> <mi>u</mi> <mi>g</mi> </msub> </mrow> <mrow> <msub> <mi>Z</mi> <mi>f</mi> </msub> <msub> <mi>Z</mi> <mrow> <mi>&amp;Sigma;</mi> <mn>1</mn> <mi>f</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>Z</mi> <mrow> <mi>&amp;Sigma;</mi> <mn>1</mn> <mi>f</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>Z</mi> <mrow> <mi>&amp;Sigma;</mi> <mn>2</mn> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>j&amp;omega;</mi> <mi>s</mi> </msub> <msub> <mi>L</mi> <mi>s</mi> </msub> <msub> <mi>Z</mi> <mrow> <mi>&amp;Sigma;</mi> <mn>1</mn> <mi>f</mi> </mrow> </msub> </mrow> </mfrac> </mrow>
其中，ZΣ1f＝Zg+Ztl1+Zf。
5.根据权利要求4所述的考虑低电压穿越全过程的双馈风电机组短路电流计算方法，其特征在于：根据以下公式计算步骤(5)所述的双馈风电机组低电压穿越全过程中任意时刻的短路电流
<mrow> <msub> <mi>i</mi> <mi>s</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfenced open = "{" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>&amp;tau;</mi> <mrow> <mi>r</mi> <mi>c</mi> <mi>&amp;sigma;</mi> </mrow> </msub> <msubsup> <mi>u</mi> <mi>s</mi> <mo>&amp;prime;</mo> </msubsup> </mrow> <mrow> <msub> <mi>j&amp;sigma;&amp;omega;</mi> <mi>s</mi> </msub> <msub> <mi>L</mi> <mi>s</mi> </msub> <msub> <mi>&amp;tau;</mi> <mrow> <mi>r</mi> <mi>c</mi> <mi>n</mi> </mrow> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>+</mo> <mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>&amp;tau;</mi> <mrow> <mi>r</mi> <mi>c</mi> <mi>&amp;sigma;</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>&amp;tau;</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mi>&amp;sigma;</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> <msubsup> <mi>&amp;Delta;u</mi> <mi>s</mi> <mo>&amp;prime;</mo> </msubsup> <msup> <mi>e</mi> <mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>&amp;tau;</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mi>n</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>-</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </msup> </mrow> <mrow> <msub> <mi>j&amp;sigma;&amp;omega;</mi> <mi>s</mi> </msub> <msub> <mi>L</mi> <mi>s</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>&amp;tau;</mi> <mrow> <mi>r</mi> <mi>c</mi> <mi>n</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>&amp;tau;</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mi>n</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> <mo>-</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>L</mi> <mi>m</mi> </msub> <msup> <mi>C</mi> <mo>&amp;prime;</mo> </msup> <msup> <mi>e</mi> <mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>&amp;tau;</mi> <mrow> <mi>r</mi> <mi>c</mi> <mi>n</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>-</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </msup> </mrow> <msub> <mi>L</mi> <mi>s</mi> </msub> </mfrac> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>&lt;</mo> <mi>t</mi> <mo>&amp;le;</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>1</mn> </msub> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mrow> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mrow> <mfrac> <mrow> <msubsup> <mi>&amp;psi;</mi> <mi>s</mi> <mrow> <mo>&amp;prime;</mo> <mo>&amp;prime;</mo> </mrow> </msubsup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>=</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <msub> <mi>L</mi> <mi>s</mi> </msub> </mfrac> <mo>-</mo> <mfrac> <msubsup> <mi>u</mi> <mi>s</mi> <mrow> <mo>&amp;prime;</mo> <mo>&amp;prime;</mo> </mrow> </msubsup> <mrow> <msub> <mi>j&amp;omega;</mi> <mi>s</mi> </msub> <msub> <mi>L</mi> <mi>s</mi> </msub> </mrow> </mfrac> </mrow> <mo>&amp;rsqb;</mo> </mrow> <msup> <mi>e</mi> <mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>&amp;tau;</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mi>n</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>-</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </msup> <mo>+</mo> <mfrac> <mrow> <msubsup> <mi>u</mi> <mi>s</mi> <mrow> <mo>&amp;prime;</mo> <mo>&amp;prime;</mo> </mrow> </msubsup> <mo>-</mo> <msub> <mi>j&amp;omega;</mi> <mi>s</mi> </msub> <msubsup> <mi>i</mi> <mi>r</mi> <mrow> <mo>*</mo> <mo>&amp;prime;</mo> </mrow> </msubsup> </mrow> <mrow> <msub> <mi>j&amp;omega;</mi> <mi>s</mi> </msub> <msub> <mi>L</mi> <mi>s</mi> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>-</mo> <mfrac> <msub> <mi>L</mi> <mi>m</mi> </msub> <msub> <mi>L</mi> <mi>s</mi> </msub> </mfrac> <msubsup> <mi>C</mi> <mn>1</mn> <mrow> <mo>&amp;prime;</mo> <mo>&amp;prime;</mo> </mrow> </msubsup> <msup> <mi>e</mi> <mrow> <msub> <mi>r</mi> <mn>1</mn> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>-</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </msup> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow></mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mo>-</mo> <mfrac> <msub> <mi>L</mi> <mi>m</mi> </msub> <msub> <mi>L</mi> <mi>s</mi> </msub> </mfrac> <msubsup> <mi>C</mi> <mn>2</mn> <mrow> <mo>&amp;prime;</mo> <mo>&amp;prime;</mo> </mrow> </msubsup> <msup> <mi>e</mi> <mrow> <msub> <mi>r</mi> <mn>2</mn> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>-</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </msup> <mo>+</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>&amp;tau;</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mi>n</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mi>s</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mi>&amp;sigma;</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <msub> <mi>&amp;sigma;L</mi> <mi>s</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <msubsup> <mi>&amp;tau;</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mi>n</mi> </mrow> <mn>2</mn> </msubsup> <mo>-</mo> <msub> <mi>&amp;chi;&amp;tau;</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mi>n</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <mi>&amp;gamma;</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> <msubsup> <mi>&amp;Delta;u</mi> <mi>s</mi> <mrow> <mo>&amp;prime;</mo> <mo>&amp;prime;</mo> </mrow> </msubsup> <msup> <mi>e</mi> <mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>&amp;tau;</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mi>n</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>-</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </msup> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>t</mi> <mo>&gt;</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>1</mn> </msub> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> </mrow>
其中，Δus″＝us′-us″；τsσ＝jωs+σ/τs；χ＝(Rr+kp)/(σLr)，γ＝ki/(σLr)，kp为转子侧变流器电流内环PI调节器的比例系数；ki为转子侧变流器电流内环PI调节器的积分系数；
时间常数C1″、C2″分别为
<mrow> <msubsup> <mi>C</mi> <mn>1</mn> <mrow> <mo>&amp;prime;</mo> <mo>&amp;prime;</mo> </mrow> </msubsup> <mo>=</mo> <mo>-</mo> <mfrac> <msub> <mi>r</mi> <mn>2</mn> </msub> <mrow> <msub> <mi>r</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>r</mi> <mn>2</mn> </msub> </mrow> </mfrac> <msubsup> <mi>i</mi> <mi>r</mi> <mrow> <mo>&amp;prime;</mo> <mo>&amp;prime;</mo> </mrow> </msubsup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>=</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mrow> <msub> <mi>r</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>r</mi> <mn>2</mn> </msub> </mrow> </mfrac> <mfrac> <mrow> <msubsup> <mi>dr</mi> <mi>r</mi> <mrow> <mo>&amp;prime;</mo> <mo>&amp;prime;</mo> </mrow> </msubsup> </mrow> <mrow> <mi>d</mi> <mi>t</mi> </mrow> </mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>=</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mfrac> <msub> <mi>r</mi> <mn>2</mn> </msub> <mrow> <msub> <mi>r</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>r</mi> <mn>2</mn> </msub> </mrow> </mfrac> <msubsup> <mi>i</mi> <mi>r</mi> <mrow> <mo>*</mo> <mo>&amp;prime;</mo> </mrow> </msubsup> <mo>-</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>&amp;tau;</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mi>n</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>r</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>&amp;tau;</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mi>n</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mi>s</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mi>&amp;sigma;</mi> <mo>)</mo> </mrow> <msubsup> <mi>&amp;Delta;u</mi> <mi>s</mi> <mrow> <mo>&amp;prime;</mo> <mo>&amp;prime;</mo> </mrow> </msubsup> <msup> <mi>e</mi> <mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>&amp;tau;</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mi>n</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </msup> </mrow> <mrow> <msub> <mi>&amp;sigma;L</mi> <mi>m</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>r</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>r</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mrow> <mo>(</mo> <msubsup> <mi>&amp;tau;</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mi>n</mi> </mrow> <mn>2</mn> </msubsup> <mo>-</mo> <msub> <mi>&amp;chi;&amp;tau;</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mi>n</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <mi>&amp;gamma;</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> </mrow>
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根据上式，当t0＜t≤t1时，可计算考虑机端电压变化的Crowbar投入阶段双馈风电机组短路电流；当t＞t1时，可计算考虑机端电压变化及Crowbar投入阶段影响的无功控制阶段双馈风电机组短路电流。
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