輸配電裝備及系統安全與新技術國家重點實驗室（重慶大學）、國網重慶市電力公司電力科學研究院的研究人員歐陽金鑫、唐挺、鄭迪、任文君、熊小伏、鐘家勇，在2017年第22期《電工技術學報》上撰文指出，雙饋風電機組（DFIG）的規模化應用使得電力系統的故障特性發生了變化，極大制約了電力系統繼電保護的實施。

針對現有研究未計及低電壓穿越（LVRT）措施對DFIG故障特性的影響問題，對低電壓穿越控制下DFIG的短路電流進行研究，重點考慮DFIG無功功率輸出通過改變機端電壓對機組故障輸出特性的影響。

著眼于DFIG定轉子繞組反應、變換器LVRT控制的相互耦合，通過構建LVRT控制下的DFIG矢量模型，導出了LVRT控制啟動前和啟動后的DFIG短路電流表達式，從無功功率輸出和LVRT控制啟動延時兩個方面分析LVRT控制對DFIG短路電流的影響，建立LVRT控制啟動前和啟動后的DFIG故障等效模型，提出考慮LVRT控制影響的DFIG并網系統短路電流的計算方法。

以雙饋發電機組（Doubly Fed Induction Generator, DFIG）為主的變速恒頻風電機組是當前風力發電的主力裝備。變速風電機組依賴于電力電子變換器提供勵磁控制或并網接口，在電網故障下風電機組可能出現脫網運行，造成電網功率出現嚴重缺額[1]。

隨著風力發電的大規模開發，世界各國電網均制定了風電并網導則，要求并網風電機組具有低電壓穿越（Lower VoltageRide Through, LVRT）能力，不僅能夠保持在電網故障期間不脫網連續運行一段時間，還能向電網注入無功功率以支持電網電壓快速恢復[2,3]。

變速風電機組在電網故障期間的暫態過程和輸出特性與同步發電機相比具有很大區別[4]。在電網故障下，DFIG轉子繞組中產生較大的過電流，為了避免轉子側變換器（Rotor SideConverter, RSC）受到損害，常投入Crowbar電路短接RSC為轉子過電流提供通路[5]。

Crowbar保護能夠實現DFIG在故障期間不脫網連續運行，但是Crowbar動作后，DFIG實質上是轉子電阻較大的常規感應發電機，不能向電網提供無功功率，無法滿足新的風電LVRT要求[6]。因此，在電網故障期間保持RSC與轉子繞組相連，在變換器允許電流范圍內調節定子輸出無功功率成為DFIG實現LVRT的有效選擇[5,7]。

電網故障期間，風電機組保持并網運行，大量風電機組向電網注入短路電流，并提供無功功率改變電網電壓，使得電網故障特性發生改變[8,9]。DFIG輸出短路電流的特性及影響已受到關注。

相關研究者對Crowbar保護動作后DFIG的最大短路電流的計算方法[10]、定轉子短路電流的計算式[11]以及電力系統短路計算的DFIG等效模型進行了研究[12]。部分文獻研究了Crowbar未動作時DFIG輸出的短路電流，但是假設故障期間DFIG保持正常運行時的控制方式[13]。

由于DFIG在故障期間需采用新的控制策略以實現持續不脫網運行，因而已有研究并不能準確反映LVRT下DFIG短路電流的特征。文獻[14]考慮了LVRT控制對DFIG故障過程的影響，但是忽略了故障過渡過程。此外，現有研究均假設故障后的DFIG機端電壓為恒定值，并未考慮無功功率輸出造成的電壓變化的影響。

本文對電網對稱短路下DFIG短路電流的特性與計算方法進行研究，重點考慮LVRT控制通過改變轉子勵磁電壓和機端電壓對定子短路電流的影響。

基于LVRT控制下的DFIG矢量模型，推導DFIG短路電流的表達式，分析LVRT控制對DFIG暫態過程的影響；針對DFIG定轉子反應、RSC的LVRT控制通過機端電壓相互耦合的問題，通過將DFIG故障過程劃分為LVRT控制啟動前和啟動后兩個階段并分別建立故障等效模型，提出DFIG短路電流的計算方法。

圖1LVRT控制啟動后DFIG系統工頻等效電路

結論

現有雙饋風力發電系統故障分析未計及新的LVRT標準下DFIG輸出無功功率的影響，因此本文分析了LVRT控制及其啟動延時對DFIG短路過程和輸出特性的影響，建立了LVRT控制啟動前和啟動后的DFIG故障等效模型，提出了考慮LVRT控制影響的DFIG短路電流計算方法，得到以下結論：

1）新的LVRT控制下，故障期間DFIG輸出無功功率支撐電網暫態電壓，使得DFIG機端故障電壓變化，進而通過電樞反應和RSC控制進一步影響轉子繞組暫態過程，使得DFIG輸出的短路電流發生變化。

2）LVRT控制的啟動延遲于故障瞬間機端電壓的動作，會造成電網故障期間DFIG的機端電壓和短路電流出現兩次變化，LVRT控制的啟動速度影響了DFIG短路電流的大小和變化規律。

3）未考慮無功功率輸出和LVRT控制啟動延時影響的短路電流分析難以準確反映新的LVRT標準下DFIG的故障特征，本文提出的計算方法能準確反映短路電流的變化規律和數值特征，滿足電力系統故障分析的需求。