1 研究背景

风力发电作为一种无污染、可再生资源的环保型发电方式，是最具发展潜力的可再生能源技术之一。但是随着风力发电机组数量的增多，加上双馈风电机组本身对电网的适应性比较差，当电网电压升高时，发电机主磁通的时间常数比较大，导致定子磁链不能突变。同时，由于大容量风电机组的机械惯性较大，发电机转速变化较小，即发电机的反电动势不会发生变化，在定子绕组的电阻和漏感之间的瞬间电压差会导致定子电流出现很大的冲击电流。由双馈电机的电磁耦合关系，转子侧变流器的电流也会出现过流现象，为了保护变流器和发电机，变流器立刻封锁脉冲、故障停机脱网。若由于电网电压的升高导致大面积的风电场解列，会使电力系统有功和无功出现不平衡，可能使系统故障进一步加剧，以致系统局部甚至全面瘫痪，危害电网上的其他设备，甚至造成用户损失。典型案例：2011年甘肃酒泉风电场将近55%的风电机组脱网是因为电网电压过高保护脱网。为了尽量减少风电机组脱网对电力系统造成的影响，电网安全运行准则要求双馈型风力发电机组必须具有高电压穿越（high voltage ride through，HVRT）功能。

目前，欧美国家，如美国、西班牙、丹麦等[1]，对风电机组的高电压穿越标准已有初步规范。中国电力科学研究院也出台了相应的标准初稿[2]，其给出了风电机组在并网点电压骤升至1.3倍标称值时，不脱网运行300 ms等条款。与相对成熟的低电压穿越（low voltage ride through，LVRT）技术不同，高电压穿越控制技术在国内很少报道，Xu Hailiang等[3]在风电机组系统中加入谐振控制器，以便网压浅度不对称升高时或转子负序分量不大时，能够跟踪指令值。但是在网压深度不对称升高时，由于转子电流负序分量过大，谐振控制器不能及时跟踪指令值，导致该方法失效。M. Mohseni等[4]提出当电网对称升高时，采用滞环控制器替代PI调节器，可提高系统动态响应速度。文献[5-6]与LVRT的实现方案基本一致，即在电网电压骤升期间，采用静止同步无功补偿器、动态电压恢复器等装置补偿机组端电压到正常值，但这会使系统成本大大增加。文献[7-8]分别提出了基于变阻尼和虚拟阻抗的转子励磁控制，所提方法均缩短了电网电压骤升时的转子震荡过程，一定程度上提高了系统的高电压穿越性能，但没有考虑风电机组的动态无功功率支持能力。杨淑英等[9]提出一种考虑动态无功支持的控制策略，该方案在电网电压对称骤升时，可以提供一定的感性无功，但深度不对称时的控制策略尚未提及，同时该方案必须配合直流母线回路的斩波电路才能实现高电压穿越，因而增加了系统成本。刘其辉等[10]在电网电压骤升时采用动态电压恢复器，通过补偿正常和故障情况下的电压差值，维持发电机电网入线端的电压不变。C.Wessels等[5]提出了一种直流电压的柔性控制策略，直流电压的参考值随着网侧电压的变化而变化，可以减少变流器的功率损耗。但上述各种控制策略均存在控制算法较为复杂而难以实现工程化，且存在控制系统不稳定等问题。因此，本文提出一种基于转子基波电压协同输出控制双馈变流器高电压穿越方法。仿真试验结果表明，该控制方案不仅可以保证在电网电压不对称升高期间双馈风电机组不脱网运行，还能向电网提供一定的感性无功功率，同时该方法不需要使用直流母线电压斩波电路，节省了成本，具有很好的实际工程应用价值。

2 网压骤升时，转子电压暂态分析

在电网不对称条件下，利用双馈电机矢量电机模型对转子的电压特性进行分析[11]。对于双馈异步风力发电机（double-fed induction generator，DFIG），按电动机惯例，定、转子电压的矢量方程如下：

 

定、转子磁链的矢量方程如下：

（4）教师设计课前导学案，在导学案中说明一段时间（通常为一周）内学生的学习目标、课前自主学习步骤：即阅读哪部分教材内容、观看哪些视频、参与哪几个活动，甚至对有能力的学生进行知识拓展建议。

 

式（1）（2）中：分别为定子三相静止坐标系下的定子电压矢量、电流矢量和磁链矢量；分别为转子三相旋转坐标系下的转子电压矢量、电流矢量和磁链矢量；Rs和Rr分别为定、转子电阻；Ls、Lr和Lm分别为定、转子等效自感和互感；（ω1-ωr）t表示定子三相静止坐标系与转子三相旋转坐标系之间的夹角；p为微分算子。

在电网电压骤升期间，为了满足直流母线电压稳定、无功功率及时支持电网电压下降这两项关键性指标，必需合理优化转子侧变流器、网侧变流器控制策略。图3为高电压穿越期间变流器控制逻辑框图。

巴金十九岁从家出走，在外漂泊了十八年后，最终回到家。与他自身经历相对应的是，巴金在不同时期创作的《家》、《憩园》、《寒夜》依次书写出了他对家的愤恨、留念和期盼。身心从家出发，之后回到家，然后又以新的姿态离家……，二十世纪二十年代到四十年代，巴金本人和他笔下的人物都“走”在“在家——离家——归家”的圆形模式中，在一个个轮回中，巴金对传统的家族文化有了更为理性的分析和评判，也渐渐在传统与个性间找到了平衡的支点。除了“走”出的“小圆”与“大圆”，贯穿在小说中互为镜像的命运和重复互映的圆形意象更是增添了巴金先生圆形叙事的魅力。

 

式中：分别为电网电压和电机磁链在正序同步旋转坐标系、零序坐标系、负序同步旋转坐标系下的正序、零序和负序分量，且都为常数。

因MW级发电机的转子电阻很小，可忽略不计，由式（7）后两式可得：

式（6）～（7）中：usd、usq分别为定子电压在d、q轴上的分量；isd、isq分别为定子电流在d、q轴上的分量；urd、urq分别为转子电压在d、q轴上的分量；ird、irq分别为转子电流在d、q轴上的分量；ωs为转差角速度；ω1为电网角频率；Ψsd、Ψsq分别为定子磁链在d、q轴上的分量，Ψrd、Ψrq分别为转子磁链在d、q轴上的分量。

 

将式（3）代入式（4），可得：

 

式中：s为转差，且；约等于1；分别为正序、零序、负序产生的转差坐标系下转子dq轴电压。

由式（5）可知，当发电机转子旋转方向与电网电压旋转方向一致时，只有正序电网电压的s倍大小，并为直流量；为零序电网电压的1-s倍大小，其频率为一倍电网频率；而为负序电网电压的2-s倍大小，其频率为2倍电网频率。由转子电压特性可知，当电网不平衡时，若仍然采用常规控制方法，则变流器不可控制。如果这时转子电压可控制，则必须采取更先进的方法。

3 基于转子基波电压协同输出控制的转子侧变流器控制原理分析

3.1 电网电压不对称时转子电压、转子功率计算

同步旋转d、q坐标系下DFIG的数学模型[12]可表示如下：

1）磁链方程。磁链方程式为

 

2）电压方程。电压方程式为

钻具组合：CK306B定向随钻扩孔钻头×0.48 m+120 mm(1.75°)单弯螺杆+(331 mm×310 mm)接头+88.9 mm无磁钻杆(1根)+120 mm MWD短节+(311×310)接头+挡板+88.9 mm无磁钻杆(1根)+88.9 mm斜坡钻杆(20根)+旁通阀+88.9 mm加重钻杆(45根)+88.9 mm斜坡钻杆+127 mm钻杆。

 

假设发电机转子开路，忽略定子电阻，由式（1）可知，

采用电网电压定向时，由于双馈电机定子被直接接入电网，故usd=0，usq=us，其中us为网压相电压幅值。稳态时，将Ψsd、Ψsq分别代入式（6）前两式，可得：

 

将式（8）代入式（6）后两式，可得：

 

在同步坐标系中，定子有功功率P、无功功率Q的计算公式如下：

中小学校长是一个比较特殊的群体，在社会中总是以一定的身份出现，承担着社会和公民的社会期待。目前，关于校园安全问题的立法有待完善，具体责任有待明确界定，社会安全设施有待加强，家长安全意识相对薄弱等问题，让安全问题成为校长的主要压力源。升学率也是校长一根紧绷的神经，校长既要规范办学行为，设置全面课程，促进学生全面发展，又要加强应试教育教学，保住升学率，以应对来自社会的压力。当前我国基础教育的均衡发展还未满足人们的期待，人口流动性的增加，带来生源流动和扎堆入学的问题。这些都无形中给校长带来了压力。

 

当采用电网电压定向时，由usd=0，usq=us，以及式（9），将式（10）简化为

 

下面基于式（1）～（3），分析转子电压的幅值和频率特点。

 

公元 160 年前后，关羽出生在今河北运城。他的身材非常高大，面庞如大枣一样红润，一双丹凤眼，英俊潇洒；两条卧蚕眉，乌黑浓重，更显英姿，是三国时期著名的美男子。十九岁之前关羽一直在运城做小生意，后来因为当地的盐商欺负老百姓，他实在看不下去，挺身而出，不料失手将盐商打死，之后就逃到河北涿（）州，结识张飞，再遇刘备。三人亲若兄弟，金兰结义，这就是历史上著名的“桃园三结义”。从此他就追随刘备，为匡复汉室南征北战。四十岁的时候，关羽被封为寿亭侯，四十九岁时又被封为襄阳太守、荡寇将军。

由前面的分析可知，由于大部分风电机组相变的低压侧均为不接地系统，零序分量没有通路。在电网不对称时，定子、转子电流的d、q轴分别含有一个两倍电网频率的分量。本文采用正、负坐标系分别计算出定子、转子电流的d、q轴正序、负序分量，其检测原理框图见图1。

 

由式（13）可知，控制双馈电机转子输出电压urd，即可控制定子侧绕组功率。

电视记者向全媒体记者的转型，必不可少的是对新技术的及时“刷新”，例如在采编过程中引入“机器人记者”“无人机”等现代科技手段，为电视新闻记者的创新发展敞开了一扇门。“机器人记者”在人工智能系统的支持下，能够对经济、体育、灾害等报道题材中的数据、图表进行量化分析，为电视记者及时发声提供了有效依据。“无人机”的应用则实现了电视新闻素材采集的重大突破，航拍辽阔的视野、快速移动的镜头，使新闻素材的质量获得大幅跃升。

2000年，张兰花与丈夫带着淘金梦，从河南中原大地来到二师三十三团十九连，开始了兵团职工的新生活。初来乍到，这里除了漫天的大风黄沙，就是茫茫戈壁沙丘。但生性倔强好胜的她却坚信，别人能干的我也能干。就是凭着一股永不服输的拼劲，在酷暑的夏天，别人午睡时，她却在田间拔杂草、摘无效花蕾、搞点片防治；寒冬里别人搓麻将，他却一头扎进“农家书屋”学植棉技术。经过两年的历练，张兰花边学边问边实践，渐渐地掌握了从治碱、整地、播种、田管、综合防治到采摘的一整套植棉技术。

当网压不对称时，转子的有功功率计算公式为

 

式中上标p表示正序分量。

还记得当年的婚礼上，爸妈哭着对杜飞说：“我们把女儿托付给你。”杜飞确实不辱使命，总是想尽办法为她打理一切，她甚至都忘了，夫妻之间本该携手同行。

由式（14）可知，当电网电压深度不对称升高时，要控制转子变流器输出有功功率基波正序分量为零，即控制变流器输出一个与双馈电机转子输出电压大小一致、相位完全相反的电压，控制转子电压电势与变流器输出端电势一致，势能差为零，从而控制转子基波正序有功功率没有流动。这时转子绕组对于转子有功功率基波正序分量相当于开路。要控制转子有功功率开路，必须要实时检测转子电压的基波电压分量。

本专业结合已有的校企合作资源，在专业成立课外学习小组、学生成立技术工作室创业项目。通过技术工作室为本地企业提供技术外包服务，解决本地企业的人力问题。专业教师通过课外学习小组指导学生学习，学习小组同学通过培养进入技术工作室成为兼职员工，同时教师也可以在工作室参与对外技术服务。通过师生共同参与对外服务，实现“产-教-学”全面互动，教师与学生都能参与到实际的项目工作过程。在企业服务过程中企业可以更深入了解在校学生，大大降低企业选人用人成本。

  

图1 正、负序坐标系中定子电流d、q分量检测原理Fig. 1 Detection principle of d and q components of the stator current in positive and negative sequence frame

转子电流正序分量检测与定子电流正序分量检测原理一致，把转子电流正序分量替代公式（7）中的ird、irq，同理以替代可得到转子基波电压分量如下：

 

3.2 基于转子基波电压协同输出控制的双馈变流器控制原理

在电网电压深度不对称升高时，在正、负序坐标系中计算出转子电压的基波正序分量把该分量叠加到转子变流器输出电压，控制转子绕组输出有功功率正序基波分量尽量为零，同时根据计算出转子的有功功率基波分量，计算出网侧变流器d轴对应输出的电流值，计算公式如下：

带教老师均从事传染病学工作5年以上，主治医师3年以上。传统教学法为教师对规定病种（如有患者则结合患者）根据统一教学大纲进行理论讲解，学生进行知识点记录，对自己感兴趣的问题进行提问，带教老师解答。PBL联合TBL教学法为带教老师针对规定病种结合教学大纲给学员提出问题，或结合代表性病例提出问题，将学员分成小组，各组分配问题，以小组为单位自学并查阅文献进行分析讨论解决问题，指定时间由学员就问题或病例进行解答讨论，最后由教师总结归纳解决问题。

 

式中分别为转子侧有功功率正序、负序分量。将该分量叠加到网侧变流器d轴分量上，把直流母线上剩余的转子有功功率通过网侧变流器送至电网，保证直流母线不过压。图2为基于转子基波电压协同输出控制的双馈变流器控制原理框图。

  

图2 基于转子基波电压协同输出控制的双馈变流器控制原理框图Fig. 2 Block diagram of control principle of doubly fed converter based on rotor fundamental voltage coordinated output control

3.3 双馈变流器的高电压穿越实现

在电网不平衡条件下，电网电压矢量us和电机磁链矢量ψs可视作由正序、零序、负序电压和磁链组成，即：

将式（12）代入式（11），可得：

  

图3 双馈变流器高电压穿越控制流程图Fig. 3 Flow chart of the high voltage ride through control for the doubly-fed converter

当电网电压低于1.1倍额定网压时，网侧变流器采用单位因数工作模式，机侧变流器采用最优功率跟踪模式；当检测直流母线电压Udc大于触发crowbar保护值Udc_crowbar_trip_level时，立即导通crowbar电路10 ms，泄放冲击能量。然后判断网压上升的类型是否对称：如果对称，则复位转子侧变流器向电网输送感性无功功率，同时网侧变流器也向电网输送感性无功功率；如果不对称，则将网侧、转子侧变流器切换至基于转子基波电压协同输出控制的双馈变流器控制模式，控制直流母线电压波动，使其稳定在安全电压以内。若启动转子变流器过程中直流母线电压Udc大于触发crowbar保护值Udc_crowbar_trip_level时，立即导通crowbar电路10 ms，泄放冲击能量，以保证整个网压升高期间直流母线电压控制在安全值范围以内。

本研究新闻语料选自英国《卫报》的网络版中关于G20峰会的报道，发表时间是2017年7月7日-7月8日。在以G20峰会为主题的报道中继续筛选，选取其中关于美国或特朗普总统的报道26篇，其中，占据篇幅最多的内容分别为特朗普总统与普京的双边会谈、与本国(英国)贸易协定、退出巴黎协定等三方面话题。本研究将就这三方面话题进一步展开统计和分析，探讨其中架构隐喻的类别、分布以及其所反应的深层架构和话语策略。

4 试验结果

为了验证本文所提HVRT控制方案的有效性，对商用2.0 MW双馈电机进行半实物仿真研究。控制器为实物，电机模型的参数与实际双馈电机一致。图4所示为三相电网电压对称升高30%时高电压穿越半实物的试验波形。

 

  

图4 三相电网电压对称升高30%时高电压穿越半实物试验波形Fig. 4 Semi-physical test waveforms of the high voltage ride through with an increase of 30% in the three-phase grid voltage symmetry

由图4可知，当电网电压瞬间对称升高30%后，持续时间约600 ms，将冲击能量抬高直流母线电压到Udc_crowbar_trip_level（1 280 V），此时系统立即导通crowbar泄放冲击能量，当crowbar导通时，crowbar电阻（0.4 Ω）也吸收电网无功功率，同时将电网电压降低5%，当crowbar电阻电压降到安全值以下时，切除crowbar，快速启动转子侧变流器，向电网输送感性无功功率。整个网压升高期间，保证直流母线不过压，因而实现了电网电压对称升高时的高电压穿越。

图5所示为电网电压不对称两相升高30%时高电压穿越半实物的试验波形。

 

  

图5 两相电网电压不对称升高30%、转子变流器正常运行时控制方法的高电压穿越半实物试验波形Fig. 5 Semi-physical test waveforms of the high voltage ride through with an increase of 30% in the two-phase grid voltage symmetry based on the control method of the normal operation

由图5可知，采用常规控制方法，当电网电压升高时，转子变流器启动，立即过压，导致网压升高期间变流器无法正常工作，致使高电压穿越失败。

图6所示为电网电压不对称两相升高30%时，高电压穿越半实物的试验波形。由图可知，当直流母线电压大于Udc_crowbar_trip_level时，立即导通crowbar泄放冲击能量，转子侧变流器切换至基于转子基波电压协同输出控制的双馈变流器控制模式，控制直流母线电压波动，使其稳定在安全电压以下。

 

  

图6 两相电网电压不对称升高30%、转子变流器采用HVRT控制方法的高电压穿越半实物试验波形Fig. 6 Semi-physical test waveforms of the high voltage ride through with an increase of 30% in the two-phase grid voltage symmetry based on the rotor fundamental wave voltage coordinated output

同时机组向电网输送0.4倍额定值的感性无功功率，从而有利于网压升高期间的快速恢复和其它并网负载的安全运行，实现了电网电压骤升期间机组不脱网运行。

5 结论

本文研究了电网电压不对称时，双馈风力发电机的控制方法，并在此基础上提出了一种基于转子基波电压协同输出控制的双馈变流器高电压穿越方法。研究结果表明：

1）电网不对称时，基于转子基波电压协同输出控制的双馈变流器高电压穿越控制方法能够有效控制直流母线的电压波动；

2）结合crowbar电路，实现了在电网电压升高期间风力发电机组不脱网运行。

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