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双馈风电机组不对称故障时多序域电流指令优化策略

目录

一、内容概览．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2

研究背景及意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

1.1风能资源现状及发展趋势．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

1.2双馈风电机组不对称故障研究的重要性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

1.3课题研究的价值与意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7

国内外研究现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8

2.1双馈风电机组不对称故障研究现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9

2.2多序域电流指令优化策略研究现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12

2.3当前存在的问题与挑战．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13

二、双馈风电机组不对称故障分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14

故障类型与原因．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15

1.1电气故障．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17

1.2机械故障．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18

1.3其他常见故障类型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20

故障对机组性能的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21

2.1对发电效率的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22

2.2对机组稳定性的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23

2.3对电网安全的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24

三、多序域电流指令优化策略．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25

策略概述及目标．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29

1.1优化策略的目的和意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30

1.2多序域电流指令的基本原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31

1.3策略实施的目标与要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32

策略设计原则与方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33

2.1基于故障特征的策略设计原则．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．35

2.2策略设计的具体方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．39

2.3策略参数优化方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．40

四、多序域电流指令优化策略在不对称故障中的应用．．．．．．．．．．．．42

一、内容概览

本章节旨在深入探讨双馈风电机组（DFIG）在遭遇不对称故障工况下的运行特性与控制挑战，并提出一种基于多序域电流指令的优化策略，以期提升系统的动态响应性能与故障穿越能力。不对称故障，如单相接地、相间短路等，会对DFIG的绕组和电网注入非对称电流，引发转子直流电压不平衡、转矩波动、甚至机组解列等一系列问题，严重影响风能的稳定利用。为应对此类挑战，现有研究多聚焦于单一序域或简化模型下的控制方法，但在复杂不对称故障下，其控制效果往往受到限制。

鉴于此，本章节首先剖析不对称故障对DFIG内部电磁状态及电流波形的影响机制，通过建立考虑故障分量和正负序互感效应的多序域数学模型，揭示各序分量间的耦合关系与动态演化过程。随后，针对传统控制方法在不对称故障下的不足，提出一种创新的多序域电流指令优化策略。该策略的核心思想是：利用多序域模型精确辨识故障后的正序、负序及零序电流参考值，并基于改进的滑模观测器或模型预测控制等方法，动态生成具有鲁棒性和快速响应能力的电流指令。通过协调控制转子绕组电流的各序分量，有效抑制故障引起的转矩脉动和直流链电压不平衡，确保DFIG在不对称故障期间维持稳定运行或实现可控脱网。

为验证所提策略的有效性，章节中设计了仿真实验平台。通过对比分析不同控制策略在典型不对称故障（如A相接地故障）下的性能指标，如