双馈风力发电机组的低电压穿越技术研究
【摘要】本文以双馈风力发电机组为研究对象，阐述了双馈风力发电机组的基本原理，根据磁链矢量定向控制原理提出了电网电压跌落时双馈感应风电系统的低电压穿越控制策略。并以电力系统分析软件psse为开发平台，通过仿真验证了模型的正确性，从仿真结果验证风力发电机组在电压跌落时和恢复时的性能。
【关键词】双馈风力发电机；建模；lvrt
风力发电系统低电压穿越技术探讨 发表时间：2018-08-06T17:04:52.203Z 来源：《电力设备》2018年第11期作者：张勇 [导读] 摘要：风力发电是将风能转化为电能的新型可再生能源，由于风能取之不尽，用之不竭，在世界范围内受到了越来越广泛的重视。 （华电福新能源股份有限公司北京市 100031） 摘要：风力发电是将风能转化为电能的新型可再生能源，由于风能取之不尽，用之不竭，在世界范围内受到了越来越广泛的重视。但如果瞬时风能的大小是随机的，且风能的变化是波动的，这就容易造成电力系统发生故障，进而导致低电压穿越问题。在近些年来，人们对电力资源的需求不断增大，若因故障而发生电压跌落问题，风力机组也因此纷纷解列，就会使系统产生不稳定性，甚至产生局部或全面的供电系统不可正常运行，因此，人们对于低压穿越技术越来越重视。 关键词：风力发电；低电压穿越技术；Crowbar电路；控制策略；技术要求 1引言 近些年来，随着社会和科技的不断发展，同时存在的问题是能源的不断消耗。走可持续化道路是当今世界的主题之一，因此，寻找可持续化再生能源是每个国家的重要研究课题。风能作为一个目前已经比较成熟的发电方式具有清洁性和可再生性，除此以外，还具有开发成本降低速度快、开发条件成熟、运行灵活等优点，因此受到了各个国家政府的重视和支持。但在实际应用过程中，也难免存在着各种各样的问题。由于自然界的风具有不确定性和波动性，导致产生的电能也不是稳定不变的，而整个电力系统也会在安全方面和稳定性方面受到影响。各国为了解决此类问题，减小大规模的风电并网产生的影响，提高整个供电系统的稳定性和安全性，均纷纷制定了相关的技术准则，而低电压穿越能力是需要解决的问题之一。 2低电压运行技术发展现状分析 低电压穿越也可简称为LVRT是指在风力发电机并网点电压跌落时，风力发电机具有保持并网的能力，甚至能够提供无功功率，以此来支持电网的恢复，“穿越”低压时间段，直到整个电网恢复正常的运行。在现实生活中，电压跌落故障是常见的故障之一，会造成一系列的不良影响，例如过电压、电流急速上升，危害整个系统的正常工作，且系统的恢复工作难度大，因此应当采取有效的低电压穿越技术，来维持整个电网的稳定。因此各国都对低电压穿越技术的加强给予了很大的重视。 低电压穿越技术是当前的一个热门问题，双馈式变速恒频风力发电机因为其本身具有有功无功都可以独立控制的优势，而在国内外广泛的应用。并得到国内外学者的深入研究，当前的低电压穿越技术主要包括三种方案：（1）采用对转子发生短路时进行保护的技术；（2）引入新型的低压旁路系统即为新型的拓扑结构；（3）修改控制策略，而低电压穿越的效果不变，即采用新型励磁控制策略。方案（1）是在实际生产过程中应用最普遍的方式，主要是通过在转子的侧边安装Crowbar电路的方式，来维持发电机的正常运行。方案（2）是通过在感应发电机具有定子的一旁与电网之间串联一个反并可控硅电路，以此来直流侧电压控制在允许变化的范围内。方案（3）是几个方案中成本最低的，普遍应用的是在用于风电场汇流作用的变电站对风场并网点的电压进行动态的监控，该监控主要使用STATCOM技术产品来实现，通过此方式使风机具有低电压穿越功能。 3低电压穿越技术的技术要求 每个国家对低电压穿越技术的要求各不相同，下面列举了几个具有代表性的国家： （1）德国：该国标准要求当故障排除以后，有功功率以每秒恢复额定功率的百分之二十或者以上的速度不断增加，当无功功率的故障被发现后，应当在20秒内进行无功功率电压的支持，且要求电压浮动百分之一，电流相应的浮动百分之二。 （2）美国：该国标准要求当电压跌落到额定电压的百分之十五时，要求风力发电机的低电压穿越能力是维持并网正常运行625毫秒。当电压在产生后达到额定电压的百分之九十时，风力发电机能够保证整个系统的正常运行，电压产生后达到所需电压值的时间为3秒。 （3）加拿大：该国标准要求电压跌落为0时，风力发动机应当具备的低电压穿越能力为维持正常运行150秒。电压在一定时间内恢复到额定电压的百分之八十五时，能够使并网正常运行，其中恢复到所需电压的时间为3秒。 （4）中国：我国在2005年才发布了相关指导性文件，与其他国家相比，较晚一些。按照2012年推行的电力系统技术要求，我们可以得到以下三点关于低电压穿越技术的要求。首先，最基本的要求是当电压跌落至额定电压的百分之二十时，应当具备的低电压穿越能力为保持运行625毫秒。电压在一定时间内恢复到额定电压的百分之九十时，能够使并网正常运行，其中恢复到所需电压的时间为3秒。其次，当有功功率的故障被发现并排除后，有功功率以每秒恢复额定功率的百分之十或者以上的速度不断增加。最后，对于大规模的风电场群，当电压跌落的原因为三相短路时，动态无功支撑功能对低电压穿越过程来说是必须的。 4低电压穿越技术特性分析 （1）电压跌落对风力发电机的影响。风力发电机的输出功率是稳定的，但如果出现电压跌落现象，电流会突然增加，为了避免这种现象，保持系统的热稳定性，就需要对电流加以限制。若没有相应的限流措施，电压会产生较大的波动，对变流器造成损坏。这时，为了抑制过电压就需要对发电机旁的输入功率进行控制。这就要求低电压穿越技术不仅能够抑制过电压和电流，还需要在故障时提供无功功率，直至系统恢复。 （2）低电压穿越技术的具体要求。每个国家对低电压穿越技术的要求不同，我国在2009年出台《风电场接入电网技术规定》，上一小节的第四点详细的给出了我国对于低电压穿越技术的具体要求。 （3）以双馈式风力发电系统为例的低电压运行控制策略。电压跌落时最直接的表现是在转子侧出现突然增大的电压和电流，因此，控制策略的关键就在于抑制过电压和过电流，主要的方式在转子的一侧加入Crowbar电路，作为保护措施，实现短接。其工作原理是当电压跌落时，Crowbar电路发挥作用，转子侧发生短接，此时发动机的作用与绕线式异步电机相同，其中异步电机加入了串联电阻。 5结语 随着风力发电系统的规模不断扩大，在社会资源中占据着越来越多的比例，电压跌落问题造成的不利影响越严重。风力发电系统是一个具有高集成化、复杂控制系统、庞大结构特点的系统，我国内近几年发生了几起电网设备故障事故，经研究发现其主要原因是不具备低电压穿越能力。因此，提高低电压穿越能力是当前风力发电发展的重点课题。 本文对低电压穿越技术的发展现状、技术要求以及特性进行详细的分析，针对现在国内外普遍使用的双馈式风力发电系统为例，给出了相应的运行控制策略。该控制策略主要是通过添加Crowbar电路来进行保护控制。针对低电压穿越技术的研究仍将是未来风电领域的研究
风力发电机组液压站组成及建压超时故障 浅析 姓名:杨秋利 专业:电气自动化 单位：中电大丰风力发电有限公司
目录 摘要 (3) 关键词 (3) 正文 (4) 引言 (4) 一、液压技术的发展 (4) 二、金风750风力发电机组液压系统原理图及主要功能描述 (4) 三、液压系统工作原理 (9) 四、建压超时故障形成原因分析及处理方法 (10) 五、工作总结 (12) 六、参考文献 (12)
对金风750KW风力发电机组介绍液压组成、各器件作用、系统功能,动作原理及常见故障建压超时浅析。目的为了对液压系统有一整体认识，在学习和维护风机液压系统时有一定的帮助。 关键词 风力发电机组液压系统组成原理建压超时故障
液压系统在750风力发电机组中参与了系统的高速闸起停机，偏航，叶尖的压力等方面！在整个风机系统中是保证风机正常发电的前提条件，它的正常运行直接关心到风机能否正常投入运行。 一、液压技术的发展 液压技术自18世纪末英国制成世界上第一台水压机算起，以有二三百年历史了，但其真正的发展只是在第二次世界大战后的50余年。战后液压技术迅速转向民用工业，在机床、工程机械、农业机械、汽车等行业中逐步推广。20世纪60年代以来，随着原子能、空间技术、计算机技术的发展，液压家户得到了很大的发展，并渗透到各个工业领域中去。当前液压技术正向高压、高速、大功率、高效、低噪声、经久耐用、高度集成化的方向发展。同时，新型液压元件和液压系统的计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助测试（CAT）、计算机直接控制（CDC）、机电一体化技术、计算机仿真和优化设计技术、可靠性技术，以及污染控制技术等方面也是当前液压传动及控制技术发展和研究的方向。 二、金风750风力发电机组液压系统原理图及主要功能描述 液压系统原理图如下，在原理图上标注有各部件的规格、参数。
低电压穿越能力 低电压穿越能力（Low voltage ride through capability），就是指风力发电机的端电压 降低到一定值的情况下不脱离电网而继续维持运行,甚至还可为系统提供一定无功以帮助系 统恢复电压的能力。具有低电压穿越能力的风力发电机可躲过保护动作时间,故障切除后恢 复正常运行。这可大大减少风电机组在故障时反复并网次数,减少对电网的冲击。 具有低电压穿越能力可保证风电机组在电网故障电压降低的情况下 , 尽最大可能与电网连接 ,保持发电运行能力，减少电网波动。一般 230 kV 或更高电压等级线路的故障，在 6 个周波(120 ms)内被切除 ,电压恢复到正常水平的 15 %需要 100 ms ,恢复到正常水平的 75 %或者更高水平则需要1 s ，LVRT功能是要风电机组在故障电压短时间消失期间 ,保持持续运行的能力 ,如此后电压仍处在低压 ,风电机组将被低压保护装置切除。 低电压穿越能力的具体实现方式 目前实现低电压穿越能力的方案一般有三种：1).采用了转子短路保护技术，2).引入新型拓扑结构，3）.采用合理的励磁控制算法。 1、转子短路保护技术（crowbar电路） 这是目前一些风电制造商采用得较多的方法，其在发电机转子侧装有crowbar电路，为转子侧电路提供旁路，在检测到电网系统故障出现电压跌落时，闭锁双馈感应发电机励磁变流器，同时投入转子回路的旁路（释能 电阻）保护装置,达到限制通过励磁变流器的电流和转子绕组过电压的作用，以此来维持发电机不脱网运行（此时双馈感应发电机按感应电动机方式运行）。 2、新型拓扑结构包括以下几种：1).新型旁路系统 2).并联连接网侧 变流器 3).串联连接网侧变流器 3、采用新的励磁控制策略 从制造成本的角度出发，最佳的办法是不改变系统硬件结构，而是通 过修改控制策略来达到相同的低电压穿越效果：在电网故障时，使发电机 能安全度越故障，同时变流器继续维持在安全工作状态。
什么是风力发电机低电压穿越技术定义 2011/05/04 07:37:20来源：中国风力发电网我要投稿 小型发电系统在确定的时间内承受一定限值的电网低电压而不退出运行的能力。 低电压穿越(Low voltage ride through，LVRt) 低电压过渡能力：Low Voltage Ride Through ，LVRT ;Fault Ride Through ，FRT 曾称“低电压穿越”。定义：小型发电系统在确定的时间内承受一定限值的电网低电压而不退出运行的能力。 一、风力发电机低电压穿越技术 1、问题的提出 对于变频恒速双馈风力发电机，在电网电压跌落的情况下，由于与其配套的电力电子变流设备属于AC/DC/AC型，容易在其转子侧产生峰值涌流，损坏变流设备，导致风力发电机组与电网解列。在以前风力发电机容量较小的时候，为了保护转子侧的励磁装置，就采取与电网解列的方式，但目前风力发电的容量都很大，与电网解列后会影响整个电网的稳定性，甚至会产生连锁故障。于是，根据这种情况，国外的专家就提出了风力发电低电压穿越的问题。 2、LVRT概念的解释 当电网发生故障时，风电场需维持一段时间与电网连接而不解列，甚至要求风电场在这一过程中能够提供无功以支持电网电压的恢复即低电压穿越。 目前对于风力发电低电压运行标准，主要以德国e.on netz公司提出的为参考。 双馈风力发电机由于其自身机构特点，实现LVRT存在以下几方面的难点： 1)确保故障期间转子侧冲击电流与直流母线过电压都在系统可承受范围之内; 2)所采取的对策应具备各种故障类型下的有效性; 3)控制策略须满足对不同机组、不同参数的适应性; 4)工程应用中须在实现目标的前提下尽量少地增加成本。 3、电网电压跌落后DFIG运行的暂态过程分析(感觉这部分内容需要理论推导) 在电网电压跌落情况下，风电机组中的双馈感应发电机会导致转子侧过流，同时转子侧电流的迅速增加会导致转子励磁变流器直流侧电压升高，发电机励磁变流器的电流以及有功和无功都会产生振荡。这是因为双馈感应发电机在电网电压瞬间跌落的情况下，定子磁链不能跟随定子端电压突变，从而会产生直流分量，由于积分量的减小，定子磁链几乎不发生变化，而转子继续旋转，会产生较大的滑差，这样便会引起转子绕组的过压、过流。如果电网出现的是不对称故障的话，会使转子过压与过流的现象更加严重，因为在定子电压中含有负序分量，而负序分量可以产生很高的滑差。过流会损坏转子励磁变流器，而过压会使发电机的转子绕组绝缘击穿。 二、低电压穿越技术的具体实现 目前的低电压穿越技术一般有三种方案：一种是采用了转子短路保护技术，二种是引入新型拓扑结构，三是采用合理的励磁控制算法。本周我主要看了前两种，以下分别介绍。 1、转子短路保护技术(crowbar电路) 这是目前一些风电制造商采用得较多的方法，其在发电机转子侧装有crowbar电路，为转子侧电路提供旁路，在检测到电网系统故障出现电压跌落时，闭锁双馈感应发电机励磁变流器，同时投入转子回路的旁路(释能电阻)保护装置,达到限制通过励磁变流器的电流和转子绕组过电压的作用，以此来维持发电机不脱网运行(此时双馈感应发电机按感应电动机方式运行)。 目前比较典型的crowbar电路有如下几种： (1)混合桥型crowbar电路，如图1所示，每个桥臂有控制器件和二极管串联而成。 (2)IGBT型crowbar电路，如图2所示，每个桥臂由两个二极管串联，直流侧串入一个IGBT器件和一个吸收电阻。 (3)带有旁路电阻的crowbar电路，如图3所示，出现电网电压跌落时，通过功率开关器件将旁路电阻连接到转子回路中，这就为电网故障期间所产生的大电流提供了一个旁路，从而达到限制大电流，保护励磁变流器的作用。 2、引入新型拓扑结构 如图4所示，这种结构与传统的软启动装置类似，在双馈感应发电机定子侧与电网间串联反并可控硅电路。在正常运行时，这些可控硅全部导通，在电网电压跌落与恢复期间，转子侧可能出现的最大电流随电压跌落的幅度的增大而增大，为了承受电网故障电压大跌落所
****电厂 给煤机/空气预热器变频器低电压穿越改造方案
目录 一、火力发电厂给煤/粉机及空预器系统现状分析 (2) 二、网源协调对火电厂关键辅机变频器低穿能力要求 (4) 三、电厂关键辅机变频器低穿能力梳理核查 (6) （一）厂用负荷分类 (6) （二）厂用负荷继电保护动作特性 (6) （三）厂用负荷变频器低穿能力要求原则 (7) （四）低电压对现有厂用负荷的影响分析 (7) 四、技术改造方案 (9) （一）大惯性类负荷变频器 (9) （二）给煤机、给粉机类负荷变频器 (9) （三）各种技术方案特点及对比分析 (12) 五、SCS-230火电机组辅机电源控制系统 ................................................. 错误！未定义书签。 （一）系统原理..................................................................................... 错误！未定义书签。 （二）系统特性..................................................................................... 错误！未定义书签。 （三）支撑方式..................................................................................... 错误！未定义书签。 （四）SCS-230火电机组辅机电源控制系统两种技术方案.............. 错误！未定义书签。 （五）检验方法..................................................................................... 错误！未定义书签。 （六）SCS-230火电机组辅机电源控制系统检测报告...................... 错误！未定义书签。
低电压穿越和电力系统稳定性 风力发电能够顺利地并入一个国家或地区的电网，主要取决于电力系统对供电波动反映的能力。风电机组由于风的随机性，运行时对无功只能就地平衡等原因将对电网造成一定的影响。在过去，我国风力发电所占电力系统供电的比例不大，大型电网具有足够的备用容量和调节能力，风电接入，一般不必考虑频率稳定性问题，当电力系统某处发生电压暂降时风力发电机可以瞬间脱网进行自我保护。但对于先如今，我国风力资源的不断开发。风力发电所占我国电网供电的比例与日俱增就不得不考虑电网电压暂降时风力发电机组脱网给电力系统所带来严重的影响系统的稳定运行这时就需要风电机组具有低电压穿越能力，保证系统发生故障后风电机组不间断并网运行。 电压暂降：供电电压有效值供电电压有效值突然将至额定电压的10%~90%。然后又恢复至正常电压，这一过程的持续时间为10ms~60s。 低电压穿越，指在风力发电机并网点电压跌落的时候，风机能够保持电压跌落会给电机带来一系列暂态过程, 如出现过电压、过电流或转速上升等, 严重危害风机本身及其控制系统的安全运行。一般情况下若电网出现故障风机就实施被动式自我保护而立即解列, 并不考虑故障的持续时间和严重程度, 这样能最大限度保障风机的安全, 在风力发电的电网穿透率(即风力发电占电网的比重) 较低时是可以接受的。然而, 当风电在电网中占有较大比重时, 若风机在电压跌落时仍采取被动保护式解列, 则会增加整个系统的恢复难度, 甚至可能加剧故障, 最终导致系统其它机组全部解列, 因此必须采取有效的措施, 以维护风场电网的稳定。 电网发生故障(尤其是不对称故障) 的过渡过程中, 电机电磁转矩会出现较大的波动, 对风机齿轮箱等机械部件构成冲击, 影响风机的运行和寿命。定子电压跌落时, 电机输出功率降低, 若对捕获功率不控制, 必然导致电机转速上升[5～7]。在风速较高即机械动力转矩较大的情况下, 即使故障切除, 双馈电机的电磁转矩有所增加, 也难较快抑制电机转速的上升, 使双馈电机的转速进一步升高,吸收的无功功率进一步增大, 使得定子端电压下降, 进一步阻碍了电网电压的恢复, 严重时可能导致电网电压无法恢复, 致使系统崩溃[9, 10] , 这种情况与电机惯性、额定值以及故障持续时间有关。
高等教育自学考试毕业设计（论文） 风力发电机设计题目 级机电一体化工程09专业班级 姓名高级工程师指导教师姓名、职称
所属助学单位 2011年 4月1 日 目录 1 绪论………………………………………………………………………………… 1 1.1 风力发电机简介 (1) 1.2 风力发电机的发展史简介 (1) 1.3 我国现阶段风电技术发展状况 (2) 1.4 我国现阶段风电技术发展前景和未来发展 (2) 2 风力发电机结构设计……………………………………………………………… 3 2.1 单一风力发电机组成 (3) 2.2 叶片数目 (3) 2.3 机舱 (4) 2.4 转子叶片 (5) 3 风力发电机的回转体结构设计和参数计算 (5) 3.1联轴器的型号及主要参数 (5) 3.2 初步估计回转体危险轴颈的大小 (5) 3.3 叶片扫描半径单元叶尖速比 (6) 4 风轮桨叶的结构设计……………………………………………………………… 6 4.1桨叶轴复位斜板设计 (6) 4.2托架的基本结构设计 (6) 5 风力发电机的其他元件的设计 (6) 5.1 刹车装置的设计 (6) 6 风力发电机在设计中的3个关键技术问题 (7) 6.1空气动力学问题 (7) 6.2结构动力学问题 (7) 6.3控制技术问题 (7)
7 风力发电机的分类………………………………………………………………… 7 8 风力发电机的选取标准 (8) 9 风力发电机对风能以及其它的技术要求………………………………………… 8 9.1风力发电机对风能技术要求 (8) 9.2风力发电机建模的技术是暂态稳定系统 (9) 9.3风力电动机技术之间的能量转换 (10) 10 风力发电机在现实中的使用范例 (10) 结论 (12) 致谢 (13) 参考文献 (14) 摘要 随着世界工业化进程不断加快，能源消耗不断增加，全球工业有害物质排放量与日俱增，造成了能源短缺和恶性疾病的多发，致使能源和环境成为当今世界两大问题。因此，风力发电的研究显得尤为重要。 我国风电场内无功补偿的方式是在风电场汇集站内装设集中无功补偿装置，这造成风电场无功补偿的投资很大。文章结合实例，通过对不同发电量下风电场的无功损耗和电压波动情况进行计算，提出利用风力发电机的无功功率可基本实现风电场的无功平衡，风电场母线电压的变化是无功补偿设备选型的依据，对于发电量变化引起的母线电压变化不超出电网要求的风电场，应利用风力发电机的无功功率减小汇集站内无功补偿装置的容量，降低无功补偿的投资。 关键词：风力发电、风电场、无功补偿、电压波动
低电压穿越：当电网故障或扰动引起风电场并网点的电压跌落时，在电压跌落的范围内，风电机组能够不间断并网运行。 低电压穿越 英文:Low voltage ride through 缩写: LVRT 低电压穿越（LVRT），指在风力发电机并网点电压跌落的时候，风机能够保持 低电压穿越 并网，甚至向电网提供一定的无功功率，支持电网恢复，直到电网恢复正常，从而“穿越”这个低电压时间(区域)。LVRT是对并网风机在电网出现电压跌落时仍保持并网的一种特定的运行功能要求。不同国家(和地区)所
基本要求 对于风电装机容量占其他电源总容量比例大于5%的省（区域）级电网，该电网区域内运行的风电场应具有低电压穿越能力。 风电场低电压穿越要求 右图为对风电场的低电压穿越要求。 a) 风电场内的风电机组具有在并网点电压跌至20%额定电压时能够保证不脱网连续运行625ms的能力； b) 风电场并网点电压在发生跌落后2s内能够恢复到额定电压的90%时，风电场内的风电机组能够保证不脱网连续运行。 不同故障类型的考核要求 对于电网发生不同类型故障的情况，对风电场低电压穿越的要求如下： a) 当电网发生三相短路故障引起并网点电压跌落时，风电场并网点各线电压在图中电压轮廓线及以上的区域内时，场内风电机组必须保证不脱网连续运行；风电场并网点任意线电压低于或部分低于图中电压轮廓线时，场内风电机组允许从电网切出。 b) 当电网发生两相短路故障引起并网点电压跌落时，风电场并网点各线电压在图中电压轮廓线及以上的区域内时，场内风电机组必须保证不脱网连续运行；风电场并网点任意线电压低于或部分低于图中电压轮廓线时，场内风电机组允许从电网切出。 c) 当电网发生单相接地短路故障引起并网点电压跌落时，风电场并网点各相电压在图中电压轮廓线及以上的区域内时，场内风电机组必须保证
1．总体设计 一、气动布局方案 包括对各类构形、型式和气动布局方案的比较和选择、模型吹风，性能及其他气动特性的初步计算，确定整机和各部件（系统）主要参数，各部件相对位置等。最后，绘制整机三面图，并提交有关的分析计算报告。 二、整机总体布置方案 包括整机各部件、各系统、附件和设备等布置。此时要求考虑布置得合理、协调、紧凑，保证正常工作和便于维护等要求，并考虑有效合理的重心位置。最后绘制整机总体布置图，并编写有关报告和说明书。 三、整机总体结构方案 包括对整机结构承力件的布置，传力路线的分析，主要承力构件的承力型式分析，设计分离面和对接型式的选择，和各种结构材料的选择等。整机总体结构方案可结合总体布置一起进行，并在整机总体布置图上加以反映，也可绘制一些附加的图纸。需要有相应的报告和技术说明。 四、各部件和系统的方案 应包括对各部件和系统的要求、组成、原理分析、结构型式、参数及附件的选择等工作。最后，应绘制有关部件的理论图和有关系统的原理图，并编写有关的报告和技术说明。五、整机重量计算、重量分配和重心定位 包括整机总重量的确定、各部分重量的确定、重心和惯量计算等工作。最后应提交有关重量和重心等计算报告，并绘制重心定位图。 六、配套附件 整机配套附件和备件等设备的选择和确定，新材料和新工艺的选择，对新研制的部件要确定技术要求和协作关系。最后提交协作及采购清单等有关文件。总体设计阶段将解决全局性的重大问题，必须精心和慎重地进行，要尽可能充分利用已有的经验，以求总体设计阶段中的重大决策建立在可靠的理论分析和试验基础上，避免以后出现不应有重大反复。阶段的结果是应给出风力发电机组整机三面图，整机总体布置图，重心定位图，整机重量和重心计算报告，性能计算报告，初步的外负载计算报告，整机结构承力初步分析报告，各部件和系统的初步技术要求，部件理论图，系统原理图，新工艺、新材料等协作要求和采购清单等，以及其他有关经济性和使用性能等应有明确文件。 2．总体参数 在风轮气动设计前必须先确定下列总体参数。 一、风轮叶片数B 一般风轮叶片数取决于风轮的尖速比λ。目前用于风力发电一般属于高速风力发电机组，即λ＝4-7 左右，叶片数一般取2—3。用于风力提水的风力机一般属于低速风力机，叶片数较多。叶片数多的风力机在低尖速比运行时有较低的风能利用系数，即有较大的转矩，而且起动风速亦低，因此适用于提水。而叶片数少的风力发电机组的高尖速比运行时有较高的风能利用系数，且起动风速较高。另外，叶片数目确定应与实度一起考虑，既要考虑风能
几种双馈式变速恒频风电机组 低电压穿越技术对比分析 2008/7/23/11:24 来源：《变频器世界》作者：臧晓笛 1 引言 并网风力发电是近十年来国际上发展速度最快的可再生能源技术。并网风力发电机与传统的并网发电设备最大的区别在于，其在电网故障期间并不能维持电网的电压和频率，这对电力系统的稳定性非常不利。电网故障是电网的一种非正常运行形式，主要有输电线路短路或断路，如三相对地，单相对地以及线间短路或断路等，它们会引起电网电压幅值的剧烈变化。 双馈式变速恒频风电机组是目前国内外风电机组的主流机型，其发电设备为双馈感应发电机，当出现电网故障时，现有的保护原则是将双馈感应发电机立即从电网中脱网以确保机组的安全。随着风电机组单机容量的不断增大和风电场规模的不断扩大，风电机组与电网间的相互影响已日趋严重。人们越来越担心，一旦电网发生故障迫使大面积风电机组因自身保护而脱网的话，将严重影响电力系统的运行稳定性。因此，随着接入电网的双馈感应发电机容量的不断增加，电网对其要求越来越高，通常情况下要求发电机组在电网故障出现电压跌落的情况下不脱网运行（faultride-through），并在故障切除后能尽快帮助电力系统恢复稳定运行，也就是说，要求风电机组具有一定低电压穿越(lowvoltageride-through)能力。为此，国际上已有一些新的电网运行规则被提出。例如：德国北部的电力公司(e.onnetz公司)要求风电场能够在
图1所示的电压范围内(即图中阴影区)不脱网运行[1][33]，电网电压跌落到15%以后风电机组不脱网运行时间须持续达300ms，当电网电压跌落低于曲线后才允许风电机组脱网。这里电压指的是风电场连接点的电压。而为英国部分地区供电的nationalgrid电力公司则要求当高于200kv的输电线路发生故障时，所有并网运行的电站或风电场必须在140ms内保持不脱网运行[2]。另外苏格兰电力公司(scottishhydro-electric公司)对电网故障时电站或风电场不脱网运行也有类似的要求[3]。 图1e.onnetz公司对电网故障时风电场不脱网运行的电压范围要求[33]为了提高风电机组的低电压穿越能力，必须针对当前主流风电机组中的双馈感应发电机的运行特点进行研究，研究它们在电网故障与故障恢复过程中的暂态行为，消除或减轻在不离网控制情况下可能引起的机组损害。许多文献[4-7]报道了在电网电压跌落情况下，风电机组中的双馈感应发电机会导致转子侧过流，同时转子侧电流的迅速增加会导致转子励磁变流器直流侧电压升高，发电机励磁变流器的电流以及有功和无功都会产生振荡。这是因为双馈感应发电机在电网电压瞬间跌落的情况下，定子磁链不能跟随定子端电压突变，从而会产生直流分量，由于积分量的减小，定子磁链几乎不发生变化，而转子继续旋转，会产生较大的滑差，这样便会引起转子绕组的过压、过流。如果电网出现的是不对称故障的话，会使转子过压与过流的现象更加严重，因为在定子电压中含有负序分量，而负序分量可以产生很高的滑差。过流会损坏转子励磁变流器，而过压会使发电机的转子绕组绝缘击穿。为了保护发电机励磁变流器，采用过压、过流保护措施势在必行。
摘要 自然风的速度和方向是随机变化的，风能具有不确定特点，如何使风力发电机的输出功率稳定，是风力发电技术的一个重要课题。迄今为止，已提出了多种改善风力品质的方法，例如采用变转速控制技术，可以利用风轮的转动惯量平滑输出功率。由于变转速风力发电组采用的是电力电子装置，当它将电能输出输送给电网时，会产生变化的电力协波，并使功率因素恶化。 风能利用发展中的关键技术问题风能技术是一项涉及多个学科的综合技术。而且，风力机具有不同于通常机械系统的特性：动力源是具有很强随机性和不连续性的自然风，叶片经常运行在失速工况，传动系统的动力输入异常不规则，疲劳负载高于通常旋转机械几十倍。 本文通过对风力发电机的总体设计，叶片、轮毂机构的设计，水平回转机构的设计，齿轮箱系统的设计，以达到利用风能发电的目的，有效利用风能资源，减少对不可再生资源的消耗，降低对环境的污染。 关键词：风能；风力发电机；叶片；轮毂；齿轮箱
Abstract Natural wind speed and direction of change is random, wind characteristics of uncertainty, how to make wind turbine output power stability, wind power technology is an important subject. So far, have raised a variety of ways to improve the quality of the wind, such as the use of variable speed control technology, can make use of wind round the moment of inertia smooth power output. Because variable speed wind power group using a power electronic devices, when it will transfer to the output of electric power grids, will change in the wave's power, and power factor deterioration. Use of wind energy in the development of key technical issues involved in wind energy technology is one of a number of integrated technical disciplines. Moreover, the wind turbine is usually different from the mechanical system characteristics: a strong power source is not random and continuity of the natural wind, the leaves often run in the stall condition, the power transmission system very irregular importation, fatigue load than Rotating Machinery usually several times. Based on the wind turbine design, leaves, the wheel design, level of rotating the design, gear box system design, use of wind power to achieve the objective of effective use of wind energy resources, reduce non-renewable resources Consumption, reduce the environmental pollution. Key words: wind power；wind power generators；blade；wheel；Gearbox
风力发电机组偏航系统详细介绍2012-12-15 资讯频道 偏航系统的主要作用有两偏航系统是水平轴式风力发电机组必不可少的组成系统之一。 使风力发电机组的风轮始终处于迎风状态，其一是与风力发电机组的控制系统相互配合，个。以保障风力发其二是提供必要的锁紧力矩，充分利用风能，提高风力发电机组的发电效率；被动风力发电机组的偏航系统一般分为主动偏航系统和被动偏航系统。电机组的安全运行。舵轮常见的有尾舵、偏航指的是依靠风力通过相关机构完成机组风轮对风动作的偏航方式，常见的有主动偏航指的是采用电力或液压拖动来完成对风动作的偏航方式，和下风向三种；通常都采用主动偏航的齿轮驱动对于并网型风力发电机组来说，齿轮驱动和滑动两种形式。形式。 1．偏航系统的技术要求 1.1. 环境条件 在进行偏航系统的设计时，必须考虑的环境条件如下： 1). 温度； 2). 湿度； 3). 阳光辐射； 雨、冰雹、雪和冰；4). 5). 化学活性物质； 机械活动微粒；6). 盐雾。风电材料设备7). 近海环境需要考虑附加特殊条件。8). 应根据典型值或可变条件的限制，确定设计用的气候条件。选择设计值时，应考虑几 气候条件的变化应在与年轮周期相对应的正常限制范围内，种气候条件同时出现的可能性。不影响所设计的风力发电机组偏航系统的正常运行。 1.2. 电缆 必须使电缆有足够为保证机组悬垂部分电缆不至于产生过度的纽绞而使电缆断裂失效， 电缆悬垂量的多少是根据电缆所允许的扭转角度确定的悬垂量，在设计上要采用冗余设计。的。阻尼1.3. 偏航系统在机组为避免风力发电机组在偏航过程中产生过大的振动而造成整机的共振， 阻尼力矩的大小要根据机舱和风轮质量总和的惯性力矩来偏航时必须具有合适的阻尼力矩。只有在其基本的确定原则为确保风力发电机组在偏航时应动作平稳顺畅不产生振动。确定。阻尼力矩的作用下，机组的风轮才能够定位准确，充分利用风能进行发电。 1.4. 解缆和纽缆保护 偏航系统的偏航动解缆和纽缆保护是风力发电机组的偏航系统所必须具有的主要功能。 所以在偏航系统中应设置与方向有关的计数作会导致机舱和塔架之间的连接电缆发生纽绞，检测装置或类一般对于主动偏航系统来说，装置或类似的程序对电缆的纽绞程度进行检测。对于被动偏航系统检测装置或类似似的程序应在电缆达到规定的纽绞角度之前发解缆信号；偏航系并进行人工解缆。的程序应在电缆达到危险的纽绞角度之前禁止机舱继续同向旋转，一般与偏航圈统的解缆一般分为初级解缆和终极解缆。初级解缆是在一定的条件下进行的，这个装置的控制逻纽缆保护装置是风力发电机组偏航系统必须具有的装置，数和风速相关。辑应具有最高级别的权限，一旦这个装置被触发，则风力发电机组必须进行紧急停机。偏航转速 1.5. 1 对于并网型风力发电机组的运行状态来说，风轮轴和叶片轴在机组的正常运行时不可避免的产生陀螺力矩，这个力矩过大将对风力发电机组的寿命和安全造成影响。为减少这个力矩对风力发
风力发电低电压穿越技术综述 张兴1，张龙云2，杨淑英3，余勇4，曹仁贤5 1)合肥工业大学电气工程学院，合肥230009 2)合肥工业大学电气工程学院，合肥230009 1) Email：honglf@https://www.doczj.com/doc/639027711.html, 2) Email：zhanglongyun2002@https://www.doczj.com/doc/639027711.html, 摘要：近年来，风力发电占电网比重增长迅速。在电网出现故障导致电压跌落后，风力机组如果纷纷解列会带来系统暂态不稳定，并有可能造成局部甚至是系统全面瘫痪，这使得人们开始关注风机并网并相应提出了低电压穿越（LVRT）要求。本文详细分析了三种主要机型——定速异步风机（FSIG）、同步直驱式风机（PMSG）和双馈式风机（DFIG）——在电网电压跌落时的暂态特性，并综述了国内外提出的主要LVRT方案。重点分析了最难实现穿越的双馈风机的LVRT方案。关键词：风力发电；电压跌落；低电压穿越；定速异步机；同步直驱；双馈风机；撬棒 1 引言 当今世界风电市场发展迅猛，风电场装机容量逐年上升，尤其是在欧美的一些发达国家，风力发电所占电网供电比例已经非常高，如丹麦已超过20%。因此，必须考虑电网故障时风机的各种运行状态对电网稳定性的影响[1][2]。为此各国电网公司依据自身实际对风电场/风电机组并网提出了严格的技术要求。包括低电压穿越能力、无功控制能力、有功功率变化率控制和频率控制等。其中LVRT被认为是风电机组设计制造控制技术上的最大挑战，直接关系到风机的大规模应用。 低电压穿越(Low V oltage Ride Through- LVRT)即穿越低电压，指在风机并网点电压跌落的时候，风机能够保持并网，甚至向电网提供一定的无功功率,支持电网恢复，直到电网恢复正常，从而“穿越”这个低电压时间(区域)。 电压跌落会给电机带来一系列暂态过程，如出现过电压、过电流或转速上升等，严重危害风机本身及其控制系统的安全运行。一般情况下若电网出现故障风机就实施被动式自我保护而立即解列，并不考虑故障的持续时间和严重程度，这样能最大限度保障风机的安全，在风力发电的电网穿透率(即风力发电占电网的比重)较低时是可以接受的。然而，当风电在电网中占有较大比重时，若风机在电压跌落时仍采取被动保护式解列，则会增加整个系统的恢复难度，甚至可能加剧故障，最终导致系统其它机组全部解列，因此必须采取有效的LVRT措施，以维护风场电网的稳定。 目前市场上风机类型可概括为三类，即直接并网的定速异步机(Fixed Speed Induction Generator- FSIG)、同步直驱式风机(Permanent Magnetic Synchronous Generator- PMSG)和双馈异步式风机(Doubly-fed Induction Generator-DFIG)。本文将就这三种风机类型分析电网电压跌落会引起的暂态过程，综述了目前一些主要的LVRT实现方案，并重点讨论了DFIG的LVRT方案。 2 LVRT功能简介 LVRT是对并网风机在电网出现电压跌落时仍保持并网的一种特定的运行功能要求。不同国家(和地区)所提出的LVRT要求不尽相同[3] [4]。在德国北部，风机密度很高，电网经营商E.ON Netz对风电场/风力机组的LVRT要求如图1所示。 仅当电网电压在时间或数值上处于图示的蓝色粗曲线下方时，风机才允许解列；而在蓝粗曲线以上区域，风机应保持并网，等待电网恢复。且当电压位于图中阴影区域时，还要求风机向电网提供无功功率支撑，帮助电网恢复。 在图中可以看到，当电压跌落到15%~ 45%时，要求风机一直提供无功支持，并应能保持并网至少625ms。而在电压跌落到90%以上时风机应一直保持并网运行。 3 电压跌落对不同风机的影响 研究LVRT的前提是分析风机在电网电压出现跌落与恢复时的一些暂态过程。不同风机类型的暂态和导致的影响不尽相同。 u u 风机跳闸 图1 德国E.ON Netz公司的LVRT要求
低电压穿越技术规范书 1 总则 1.1低电压穿越技术规范书适用于光伏发电站并网验收、风电场接入并网验收、光伏逆变器型 式试验、风力发电机组的低电压穿越检测平台，包括主要设备及其辅助设备的功能设计、结构、性能、安装和试验等方面的技术要求。 1.2低电压穿越技术规范书要求该检测平台能够同时满足现场安装在风电场的单台风电机组低 电压穿越能力检测，满足光伏发电站并网接入验收的低电压穿越能力检测，满足光伏逆变器与风电发电机组的型式试验的低电压穿越试验检测。 1.3低电压穿越技术规范书所提出的是最低限度的技术要求,并未对一切技术细节做出规定,也 未充分引述有关标准和规范的条文。供方应保证提供符合本规范书和工业标准的优质产品。 2 低电压穿越技术使用条件 2.1低电压穿越技术环境条件 a) 户外环境温度要求：－40℃~ 50℃； b) 户外环境湿度要求：0~90% ； c) 海拔高度：0~2000米（如果超过2000米，需要提前说明）。 2.2安装方式：标准海运集装箱内固定式安装。 2.3储存条件 a）环境温度－50℃～50℃； b）相对湿度0～95% 。 2.4低电压穿越技术工作条件 a) 环境温度－40 oC～40oC； b) 相对湿度10%～90%，无凝露。 2.5低电压穿越技术电力系统条件 a) 电网电压最高额定值为35kV，电压运行范围为31.5kV~40.5kV；同时也可以同时满足 10kV\20kV电网电压的试验检测。 b) 电网频率允许范围：48~52Hz；
c) 电网三相电压不平衡度：<= 4%； d) 电网电压总谐波畸变率：<= 5%。 2.6负载条件 负载包括直驱或双馈式等风力发电机组，其总容量不大于6.0MVA。其控制和操作需要满足国家关于风电机组电电压穿越测试与光伏发电站的相关测试规程技术要求。 本检测平台能够同时满足同等条件下光伏电站或光伏逆变器的低电压穿越能力测试。 2.7接地电阻：<=5Ω。 3低电压穿越技术检测平台的技术要求 3.1 结构及原理要求 根据模拟实际电网短路故障的要求，测试系统须采用阻抗分压方式，原理如下图1所示(以实际为准)。测试系统串联接入风电机组出口变压器高压侧(35kV、20 kV、10 kV侧)。 图1 低电压穿越技术测试系统原理图 3.2 测试系统功能要求 （1）整体要求 ?测试系统紧凑式安装； ?任何测试引起的测试系统电网侧电压波动均小于5%Un； ?测试接入系统电压等级：适用于35kV系统，如果需要可考虑兼容10kV系统；
浅谈风电场涉网性能 ——低电压穿越性能 编制：韩树才 项目：中宁天润项目 提交时间：2014-12-24 部门：宁夏事业部
摘要 随着风力发电技术的迅速发展和其装机容量的不断增大，风力发电技术面临着提高电能质量和电网稳定性的严峻挑战。当电网发生故障导致电压跌落时，若风电机组不具备低电压穿越能力将会从电网切除，风电机组的大面积切机不仅将对电网稳定性造成巨大影响，而且还会对风机本身产生影响，因此风电机组具备较高的低电压穿越能力很重要。 关键词：风电场；电流保护；低电压穿越；集电线 目录
摘要 (2) 一、风电场低电压穿越简述 (3) （一）风电场低电压穿越能力基本概念 (4) （二）风电场低电压穿越能力评估 (4) （三）风电场低电压穿越面临的问题 (5) 二、风电场机组配置及特性改进 (8) （一）风电场电气结构保护配置 (8) 三结束语 (9) 参考文献 (10) 一、风电场低电压穿越简述
（一）风电场低电压穿越能力基本概念 大容量风电场并网必须具备一定的低电压穿越能力（英文缩写 LVRT），在电网故障等紧急情况下提供一定的电压和无功支撑。如出现过电压、过电流或转速上升等，严重危害风机本身及其控制系的安全运行；当电压无法恢复时，风电机组将会实施被动式自我保护解列，从电网中切除，从而更大地增加整个系统的恢复难度，甚至可能加剧故障，最终导致整个电网瘫痪。因此必须采取有效的低电压穿越措施，以维护风场电网的稳定和提高电能传输效率。低电压穿越能力主要体现在两个关键指标上：电压跌落幅值和持续时间。 电压跌落幅值：电网中严重的电压跌落基本上都是由系统故障引起的，继电保护将检测电压跌落的幅值并判断是否动作跳闸，直接决定电压跌落的持续时间，从而影响对并网风电场的低电压穿越能力要求如果能有效地辨识风电场并网处母线电压跌落的危害程度，自适应调整故障间隔的保护控制策略，将有效地整体降低健全间隔上风电机组感受到的电压跌落持续时间，从而提高风电场低电压穿越能力； 持续时间：利用电容器的瞬间对大电感放电当电流达到峰值时，使电流延续通过，从而达到较长的放电时间，风机能够保持并网，甚至向电网提供一定的无功功率，支持电网恢复正常，从而“穿越”这个低电压时段，提高风电场的整体平稳运行能力。 因此，有必要将风电场低电压穿越能力规范要求引入到继电保护的动作特性中，研究改进风电场集电线路继电保护的动作特性，降低对并网风电机组拖网风险。（二）风电场低电压穿越能力评估 国家电网公司于2009年颁布《风电场接入电网技术规定》，规定风电场低电压穿越要求如图1所示，其关键点为：并网点电压跌落至额定电压的20％时，风电机组必须保持运行0.625ｓ；当并网点电压为额定电压的90％时，风电机组应稳定运行。考虑到风电机组输出功率的非突变性，将图１所示的低电压穿越能力规范反映到风电机组中，表现为低电压运行状态下的风电机组大电流输出能力要求，以维持风电机组输入、输出功率的平衡。