1 簡介

在過去的幾十年里，風能的普及率正在快速增長。由于具有可控調速和對有功無功的解耦控制等優點，雙饋感應發電機（DFIG）是在MW級風力發電系統中被廣泛使用。而且，其變流器工作在電機額定功率的25%-30%間，使得它具有體型小、重量輕、功耗少，對比與直驅風電系統的全功率變流器，有更小的損耗。

傳統上一旦檢測到電網故障，雙饋系統會斷開以保護轉子側變流器，這在風力發電在電力系統里面所占比重較小時是可以接受的。但是隨著風能的利用率持續增長，風電場需要在電網故障時依舊能夠與電網保持連接，這就是低電壓穿越（LVRT）的要求。

雙饋式風力發電機系統滿足低電壓穿越的要求顯得尤為困難。雙饋電機的定子直接與電網連接，對稱電網故障在定子磁鏈上產生一個直流分量，對于不對稱電網壓故障，會產生一個額外的負序定子磁鏈.這個定子負序磁鏈和直流分量在轉子回路中感應出很大的電壓，使得轉子側變流器過調制。如果轉子側變流器不能補償這種感應電壓，大的感應電壓會引起在轉子回路中的大電流，損害變流器并導致風力發電系統的脫網。

現有解決低電壓穿越問題的辦法是在轉子端安裝一個撬棒電路,它的保護方式非常保守，使得雙饋感應發電機變成一個普通的感應電機，從電網中吸收無功，更不利的是這往往發生在電網需要無功的時候。因此我們有時在雙饋式感應電機端口安裝一個動態無功補償裝置來提供給電網無功。

有兩個條件決定了撬棒電阻阻值的選取。一方面，阻值要較大才可以限制住短路電流，另一方面，阻值要較小以避免在轉子回路產生過高的電壓.所以分析雙饋式發電機在故障和恢復過程中的動態過程是很有意義的。對雙饋電機在對稱和不對稱電壓跌落的瞬態響應做了完善的理論分析。但是對恢復過程中的動態過程卻缺乏詳細的理論分析。本文給出在對稱和不對稱故障中電壓故障恢復的動態過程的詳細理論分析，給出在電壓恢復過程中的最大轉子感應電壓。分析顯示在雙饋式風力發電系統轉子電壓在電網對稱故障持續半個周期時恢復瞬間有最大的感應電壓。仿真驗證了理論分析的正確性。

2 傳統模型

本文使用靜止坐標系下感應電機Park模型：

第二部分是轉子回路的壓降。由于轉子電路的阻抗比較小，轉子電壓主要取決于第一部分。

根據在式（1）中的定子電壓和定子磁鏈的關系，且定子阻值很小可以忽略，定子磁鏈 的強制響應由電網電壓決定。故障前和故障恢復后的強制響應定子磁鏈值記為 和 ,可以用式（10）計算：

A. 對稱電網故障

在對稱電網故障和其恢復過程中，定子側只有正序電壓沒有負序電網電壓，因此定子磁鏈只包含正序分量和直流分量，式（13），式（14）和式（20）簡化為：

3 結論

本文在理論上詳細闡述了雙饋式發電機在電網故障恢復過程中的動態響應，對于轉子側電壓的有效估計對撬棒的設計和控制具有積極意義。仿真結果與理論值基本吻合，驗證了分析。