3　改進型反向電流跟蹤控制策略

3.1　LVRT轉子電流需求分析

在可控的前提下，變流器等效為一個電流源，由于線電流的峰值受變流器容量的限制，在相同的電流幅值下，可變的是電流矢量的方向。要在相同大小轉子電流的條件下減小轉子端口電壓需求，有兩個解決思路：①從減小感應電動勢的角度出發，分析在何種轉子電流成分和方向的條件下，能最大限度地減小轉子側感應電動勢；②在感應電動勢不變的情況下，以減小轉子側電壓需求為目標，分析轉子電流對轉子電壓的影響，得出轉子電壓需求最小時的轉子電流相量方向。由于電流峰值的限制條件，以最大允許電流為基準，達到盡可能減小轉子感應電動勢和轉子電壓需求的目的，從而得到最合適的轉子電流相量方向。低電壓穿越電流需求分析見圖3-1。

圖3-1　低電壓穿越電流需求分析

（a）減小感應電動勢；（b）減小端電壓

轉子側感應電動勢由雙饋電機轉子繞組切割磁感線產生。在本文中，以轉子繞組切割氣隙磁感線得到的感應電動勢為研究對象，并將轉子側漏感和電阻作為外接阻抗，感應電動勢在轉子靜止坐標系下的表達式為

感應電動勢由定、轉子電流共同表示。轉子側感應電動勢由兩部分組成，一個部分是由定、轉子電流共同產生的磁鏈的微分項，另一個部分是由轉子旋轉切割氣隙磁鏈產生的電動勢。由于磁鏈中不同的暫態分量經旋轉切割產生的頻率分量不同，且在嚴重故障下零序分量最大，產生的影響最為顯著，因此實現低電壓穿越的關鍵是對零序分量的控制。顯然，要減小感應電動勢有兩種解決方案：①阻礙氣隙磁鏈的變化；②減小氣隙磁鏈的暫態分量，特別是零序分量。從減小氣隙磁鏈零序分量的角度，在轉子電流幅值受限的前提下，其方向和定子電流方向相反時，對于減小磁鏈中的暫態分量效果最好，這和滅磁控制的基本思想一致。在減小氣隙磁鏈暫態分量的同時，也能在一定程度上減小其變化速度。因此，轉子電流方向與定子電流方向完全相反時，最有利于降低轉子感應電動勢。

然而，轉子電流對感應電動勢的影響較小，在可控范圍內，轉子感應電動勢可以近似認為不受轉子電流的影響［43］。從轉子側等效電路可知，感應電動勢只能作用在漏阻抗串聯變流器上。變流器的電壓輸出能力受直流母線電壓的限制，在深度故障時通常低于感應電動勢，因此無法提供足夠的電壓抑制電流流通，所以必然會產生電流，使變流器端口呈現出一定的阻抗特性。問題的關鍵在于找出合適的阻抗類型和大小，使其電壓、電流特性滿足LVRT要求，以及如何控制這種阻抗。設轉子電流幅值不變，并忽略較小的轉子電阻，轉子端口電壓隨電流相角的變化范圍見圖3-2。從圖中可以得出，當轉子端口等效為純感性負載，即定、轉子電流方向完全相反時，變流器輸出電壓需求最小，這是所有勵磁控制在深度故障下的最根本要求。

圖3-2　轉子電流需求分析

全滅磁控制都是提供大的電流通路去阻礙轉子磁鏈的變化，轉子感應電動勢減小，而且本身的等效阻抗值也較小，所以能夠限制轉子側的端口電壓。虛擬阻抗這種方式則是限制了電流的大小，限制了這種阻礙磁通變化的能力，轉子磁鏈的直流分量產生的感應電動勢增大，端口電壓需求也隨之增大。原理大致相同，區別只是阻抗大小的不同，但可以確定的是等效為感性負載最有利于實現穿越。