3　改进型反向电流跟踪控制策略

3.1　LVRT转子电流需求分析

在可控的前提下，变流器等效为一个电流源，由于线电流的峰值受变流器容量的限制，在相同的电流幅值下，可变的是电流矢量的方向。要在相同大小转子电流的条件下减小转子端口电压需求，有两个解决思路：①从减小感应电动势的角度出发，分析在何种转子电流成分和方向的条件下，能最大限度地减小转子侧感应电动势；②在感应电动势不变的情况下，以减小转子侧电压需求为目标，分析转子电流对转子电压的影响，得出转子电压需求最小时的转子电流相量方向。由于电流峰值的限制条件，以最大允许电流为基准，达到尽可能减小转子感应电动势和转子电压需求的目的，从而得到最合适的转子电流相量方向。低电压穿越电流需求分析见图3-1。

图3-1　低电压穿越电流需求分析

（a）减小感应电动势；（b）减小端电压

转子侧感应电动势由双馈电机转子绕组切割磁感线产生。在本文中，以转子绕组切割气隙磁感线得到的感应电动势为研究对象，并将转子侧漏感和电阻作为外接阻抗，感应电动势在转子静止坐标系下的表达式为

感应电动势由定、转子电流共同表示。转子侧感应电动势由两部分组成，一个部分是由定、转子电流共同产生的磁链的微分项，另一个部分是由转子旋转切割气隙磁链产生的电动势。由于磁链中不同的暂态分量经旋转切割产生的频率分量不同，且在严重故障下零序分量最大，产生的影响最为显著，因此实现低电压穿越的关键是对零序分量的控制。显然，要减小感应电动势有两种解决方案：①阻碍气隙磁链的变化；②减小气隙磁链的暂态分量，特别是零序分量。从减小气隙磁链零序分量的角度，在转子电流幅值受限的前提下，其方向和定子电流方向相反时，对于减小磁链中的暂态分量效果最好，这和灭磁控制的基本思想一致。在减小气隙磁链暂态分量的同时，也能在一定程度上减小其变化速度。因此，转子电流方向与定子电流方向完全相反时，最有利于降低转子感应电动势。

然而，转子电流对感应电动势的影响较小，在可控范围内，转子感应电动势可以近似认为不受转子电流的影响［43］。从转子侧等效电路可知，感应电动势只能作用在漏阻抗串联变流器上。变流器的电压输出能力受直流母线电压的限制，在深度故障时通常低于感应电动势，因此无法提供足够的电压抑制电流流通，所以必然会产生电流，使变流器端口呈现出一定的阻抗特性。问题的关键在于找出合适的阻抗类型和大小，使其电压、电流特性满足LVRT要求，以及如何控制这种阻抗。设转子电流幅值不变，并忽略较小的转子电阻，转子端口电压随电流相角的变化范围见图3-2。从图中可以得出，当转子端口等效为纯感性负载，即定、转子电流方向完全相反时，变流器输出电压需求最小，这是所有励磁控制在深度故障下的最根本要求。

图3-2　转子电流需求分析

全灭磁控制都是提供大的电流通路去阻碍转子磁链的变化，转子感应电动势减小，而且本身的等效阻抗值也较小，所以能够限制转子侧的端口电压。虚拟阻抗这种方式则是限制了电流的大小，限制了这种阻碍磁通变化的能力，转子磁链的直流分量产生的感应电动势增大，端口电压需求也随之增大。原理大致相同，区别只是阻抗大小的不同，但可以确定的是等效为感性负载最有利于实现穿越。