DFIG風電場短路電流計算影響因素分析

DFIG風電場短路電流計算影響因素分析DFIG（雙饋感應發(fā)電機）是風電場常見的一種發(fā)電機類型，其在電力系統(tǒng)中的短路電流計算是非常重要的。DFIG風電機組具有機械風向跟蹤技術、變槳技術、電網頻率跟蹤技術等優(yōu)點，具有很強的動態(tài)響應和適應性。因此，DFIG風電機組成為了現(xiàn)代風電場的主流配置，在風電產業(yè)中扮演著重要的角色。

短路電流是指在系統(tǒng)中出現(xiàn)短路或故障時，電流呈指數級上升的現(xiàn)象。當系統(tǒng)中出現(xiàn)故障時，電流可能會達到很高的峰值，這對電力系統(tǒng)的設備和安全帶來極大的威脅。因此，對于DFIG風電機組在短路電流計算中的影響因素進行分析非常必要。

1.短路電流的產生機制

在短路情況下，電動機的轉子會受到極大的啟動電流。這個電流源于與電動機并聯(lián)的電動機啟動電容器，在電容器作用下電動機所吸收的虛功大于實功。這樣，轉子便會受到加速力矩，扭矩逐漸增大，從而產生短路電流。在沒有啟動電容器電路的情況下，短路電流的峰值會更高。

2.DFIG風電機組在短路電流中的作用

在短路情況下，DFIG風電機組（轉換電子器件，變壓器以及變頻器等）對短路電流的限制是非常重要的。在短路電流中，DFIG風電機組扮演的角色在于限制電流的快速上升。這些裝置的作用可以分為兩種：短路電流的控制和能量儲存的釋放。當半導體開關控制時，可以通過變壓器實現(xiàn)電流的限制。同時，電容或雙向瞬時能量儲存在短路時起到了減緩電流上升速度的作用。

3.影響因素分析

短路電流的大小與電力系統(tǒng)的電流、電壓、接地方式、發(fā)電機類型、負荷等諸多因素有關。DFIG風電機組作為發(fā)電機類型的一種，其自身特性也會對短路電流大小產生影響。下面對DFIG風電機組在短路電流計算中的影響因素進行具體介紹。

（1）DFIG風電機組的轉矩特性。風電機組在接地故障時，其輸出的轉矩可能會受到影響。由于雙饋感應發(fā)電機發(fā)電時，轉矩與固有電壓同頻，因此故障時可能會發(fā)生電壓下降，進而導致輸出轉矩下降。這會造成額定轉矩和故障轉矩之間的差異，從而影響到短路電流的計算。

（2）電網電壓的波動。當風電場接入電網后，電網電壓波動會對DFIG風電機組的運行狀態(tài)產生影響。因為DFIG風電機組的變頻器控制方式在電壓波動范圍內是不穩(wěn)定的。當電網出現(xiàn)電壓波動時，變頻器無法有效控制發(fā)電機輸出電壓，進而可能影響短路電流的計算準確度。

（3）故障區(qū)域的影響。發(fā)生短路故障后，短路電流不僅僅取決于DFIG風電機組，還受到故障發(fā)生位置的影響。故障接地點旁邊的設備和線路的參數也會影響短路電流的大小。因此，在短路電流計算中還需要考慮故障發(fā)生位置的影響。

（4）變流器控制策略。DFIG風電機組通過變流器實現(xiàn)對發(fā)電機的控制，因此變流器的控制策略也會影響短路電流大小的計算。變流器控制策略的好壞、控制參數的設置都會對短路電流的計算準確度造成影響。

總體而言，DFIG風電機組的短路電流計算需要考慮到諸多因素，包括發(fā)電機的轉矩特性、電網電壓波動、故障位置等，這些因素都會影響到短路電流的計算結果。因此，我們需要綜合考慮相關因素，從而實現(xiàn)DFIG風電機組在嚴峻環(huán)境下的可靠工作。同時，也需要加強對DFIG風電機組的短路電流計算研究，為風電場的運行和安全提供更有力的保障。德國是全球風電產業(yè)最為發(fā)達的地區(qū)之一，其風能資源豐厚，支持了大量的風電場建設?；贒FIG風電機組的風電機組成為現(xiàn)代風電場的主流配置，DFIG風電機組在短路電流計算中的影響因素成為了研究重點。

在德國的風電機組中，DFIG風電機組占據了很大的比例，一些研究團隊對其在短路電流計算中的影響因素進行了實證研究，為風電場的運行提供了重要的參考。

影響因素

電網電壓對DFIG風電機組短路電流的影響

DFIG風電機組的運行受到電網電壓的影響，而電網電壓的變化會引起DFIG風電機組功率的波動，進而影響到短路電流計算的準確性。一些研究表明，在電網電壓變化的情況下，DFIG風電機組的輸出電壓和電流也會發(fā)生變化，進而導致短路電流的計算難度加大。

轉矩特性對DFIG風電機組短路電流的影響

DFIG風電機組的轉矩特性對短路電流的計算有很大的影響，因為轉矩是DFIG風電機組輸出功率的關鍵參數。一些研究表明，在故障轉矩較小時，DFIG風電機組的短路電流峰值會受到較大的限制，而在故障轉矩較大時，DFIG風電機組的峰值短路電流則會較高。

故障位置對DFIG風電機組短路電流的影響

故障位置對DFIG風電機組短路電流的影響也是很大的。一些研究表明，在故障點距離DFIG風電機組較遠的情況下，DFIG風電機組的短路電流較小，而當故障點距離DFIG風電機組較近時，短路電流峰值則會較大。

變流器控制策略對DFIG風電機組短路電流的影響

DFIG風電機組的變流器控制策略也會影響短路電流的計算結果。一些研究表明，當采用平衡式PWM策略時，DFIG風電機組的短路電流呈現(xiàn)出較為平緩的上升趨勢，而采用雙向器件PWM或組合型PWM策略時，短路電流則會呈現(xiàn)出較為尖銳的峰值。

數據分析

針對上述幾個影響因素，一些研究通過實證測試對DFIG風電機組短路電流進行了分析。其中，最為典型的是基于德國某風電場等級為2.5MW，配備DFIG發(fā)電機的風電機組進行短路電流計算的研究。該研究分別分析了電網電壓、故障位置、短路電阻和DFIG風電機組轉矩特性等多個因素對短路電流的影響。

在電網電壓變化的情況下，研究發(fā)現(xiàn)DFIG風電機組的短路電流峰值會受到電網電壓變化的影響，當電網電壓下降時，短路電流峰值也會隨之下降。在故障位置影響方面，研究發(fā)現(xiàn)當故障點距離風電機組較近時，DFIG風電機組的短路電流呈現(xiàn)出較大的峰值，當故障點距離較遠時，短路電流峰值則較小。在DFIG風電機組轉矩特性影響方面，研究發(fā)現(xiàn)當DFIG風電機組的故障轉矩較小時，短路電流峰值會受到較大的限制，而當故障轉矩較大時，短路電流峰值則會較高。

總結

DFIG風電機組在風電場中具有重要的作用，其在短路電流計算中的影響因素也成為了研究的熱點。研究表明，DFIG風電機組的轉矩特性、電網電壓波動、故障位置以及變流器控制策略等都會對短路電流的計算產生影響。

在實際應用中，DFIG風電機組