风力发电低电压穿越技术综述

风力发电低电压穿越技术综述¹张　兴1,张龙云1,杨淑英1,余　勇2,曹仁贤2(1.合肥工业大学电气工程学院,合肥230009; 2.合肥阳光电源有限公司,合肥230088)摘要:近年来风力发电占供电比重增长迅速。

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,并可能造成局部甚至是系统全面瘫痪,故人们开始关注风机并网并相应提出了低电压穿越(LV R T)要求。

文中详细分析了定速异步风机(F SIG)、同步直驱式风机(P M SG)和双馈式风机(D FIG)三种主要机型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L V RT方案。

重点分析了最难实现穿越的双馈风机的LV RT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;撬棒中图分类号:T M614 文献标志码:A 文章编号:1003-8930(2008)02-0001-08Low Voltage Ride-through Technologiesin Wind Turbine GenerationZHANG Xing1,ZHANG Long-yun1,YANG Shu-ying1,YU Yong2,CAO Ren-x ian2(1.Schoo l of Electr ical Engineering,Hefei Univ er sityof technolo gy,Hefei230009,China;2.Hefei Sungrow Pow er Supply Ltd.,Hefei230088,China)Abstract:In recent y ears,the pr opor tio n o f the w ind po wer in the gr id is incr easing r apidly.When the g r ids faults r esults in v oltag e decline,the w idespr ead tr ipping of w ind g ener ato rs co uld lead to transient instabilities and local o r ov erall blacko ut s.So it is concerned that the wind t ur bines mer ge into the gr id,and the request of the low v oltage ride thro ugh(L V RT)ability is pr oposed.T his paper analy sises the t ransient responses of thr ee w idely used w ind tur bine,including fix ed speed inductio n g ener ato r(F SIG),per manent magnetic synchro nous g ener ato r(PM SG)and do ubly-fed inductio n g ener ato r(DF IG),and summar izes t he L V RT metho ds ado pted home and abr oad.T he L V RT metho ds of DF IG ar e mainly discussed,w hich is m ust difficalt.Key words:w ind tur bine gener atio n;voltag e dip(sag);low v oltag e r ide thr ough(L VR T);fixed speed induction g ener ato r(FSI G);permanent magnetic synchro no us g ener ato r(PM SG);doubly-fed inductio n g ener ato r(DF IG);cr ow ba r 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%。

双馈式风力发电机低电压穿越技术分析发布时间：2021-05-28T01:03:01.378Z 来源：《中国电业》（发电）》2021年第4期作者：严明1 王兴国2 贾鹏飞2 [导读] 风力发电是在我国新能源战略下开发与应用的新型发电模式，成为全球发展速度最快的清洁能源，也促使双馈式发电机成为应用最广的，集变速运行与變流器容量小优点为—体的风力发电设备。

1.中广核新能源投资（深圳）有限公司内蒙古分公司内蒙呼和浩特 0100001；2.中节能（内蒙古）风力发电有限公司内蒙古乌兰察布 0120002摘要：风力发电是在我国新能源战略下开发与应用的新型发电模式，成为全球发展速度最快的清洁能源，也促使双馈式发电机成为应用最广的，集变速运行与變流器容量小优点为—体的风力发电设备。

过去应用的保护设备要求与电网解列，失去电网的支撑作用，容易出现严重的连锁反应，基于此，当电网、电压跌落时风电场需维持一定时间，确保电网连接不发生解列，这一要求即为低电压穿越（LvRT）双馈式分离发电机因结构特征，存在诸多难点，比如，控制策略需满足不同机组、不同参数适应性，故障期间转子侧冲击电流与直流母线过电压均要在可承受范围内等。

本文将对双馈感应发电机模型进行分析，提出技术应用策略。

关键词：双馈感应发电机；风力发电；低电压穿越技术目前，变速恒频式风力发电机，尤其是双馈式风力发电机在应对电网故障能力方面存在较大缺陷。

电网发生故障容易导致风力发电机端电压跌落，造成发电机定子电流增加。

由于转子与定子之间的强耦合，快速增加的定子电流会导致转子电流急剧上升。

另外，由于风力机调节速度较慢，故障前期风力机吸收的风能不会明显减少，而发电机组由于机端电压降低.不能正常向电网输送电能，即有一部分能量无法输人电网，这些能量由系统内部消化，将导致电容充电、直流电压快速升高、电机转子加速、电磁转矩突变等一系列问题。

上述问题容易导致系统元器件的损坏。

针对此问题，目前国外许多电网运营商对风电场提出了强制性要求；电网电压跌落时，风电场须维持一定时间与电网连接而不解列，甚至要求风电场在此过程中能提供无功以支持电网电压的恢复。

浅析双馈式风力发电机低电压穿越技术双馈式风力发电机是一种常见的风力发电机类型，其具有低启动转矩、高风能利用率和良好的可调谐性等特点，因此在风力发电行业中得到了广泛的应用。

双馈式风力发电机在发电过程中可能会遇到低电压穿越的问题，这种情况在风力发电系统中并不少见，因此针对双馈式风力发电机低电压穿越技术的研究和分析具有重要的意义。

双馈式风力发电机低电压穿越技术主要是指当风速下降，风力发电机所受的风能也会减小，导致风力发电机输出电压下降，当输出电压降至一定水平以下时，会影响风力发电机的正常运行，甚至会导致系统的停机。

研究双馈式风力发电机在低电压工况下的性能和运行特性对于提高风力发电系统的可靠性和稳定性具有重要的意义。

双馈式风力发电机低电压穿越技术涉及到的主要问题是风力发电机的控制策略和控制逻辑。

在低电压工况下，风力发电机需要根据实际情况采取相应的控制策略，以保证风力发电机的正常运行并最大限度地利用风能。

一种常见的控制策略是采用双馈风力发电机转子侧变流器的控制方式，即通过调节转子侧变流器的参数来调整转子的功率因数，以保证风力发电机在低电压工况下仍能保持较高的输出功率和效率。

双馈式风力发电机低电压穿越技术还涉及到风力发电机的电气保护和安全控制。

在低电压工况下，风力发电机容易发生电气故障和过载现象，因此需要采取相应的电气保护措施来保护风力发电机的安全运行。

还需要针对低电压穿越情况制定相应的安全控制策略，以避免因电压过低导致的系统故障和停机情况。

针对双馈式风力发电机低电压穿越技术的研究还需要对其性能进行分析和评估。

通过对双馈式风力发电机在低电压工况下的功率特性、效率特性和稳定性进行分析和评估，可以为风力发电系统的设计和运行提供重要的参考依据。

还可以通过对双馈式风力发电机在低电压工况下的性能进行模拟和仿真研究，来验证控制策略和电气保护措施的有效性和可靠性。

双馈式风力发电机低电压穿越技术是风力发电领域的重要研究方向，其研究对于提高风力发电系统的可靠性和稳定性具有重要的意义。

风力发电低电压穿越技术综述摘要：改革开放以来我国经济快速发展，电力的需求也越来越大，多种发电技术百花绽放，但老旧的燃煤发电环境污染问题依然有待改善，核电的发展受诸多地理因素的限制，随着近期国家提出“碳中和”目标，新能源电力得到了快速的发展，风力发电的占比程度也逐步提升，与此同时也给电网的稳定运行带来很大的挑战。

由于目前低电压穿越能力已经成为风力发电的重要技术，如果瞬间发生电压低落，能够很好地防止风力发电机出现脱网情况。

本文笔者主要针对风力发电低电压穿越技术进行分析，分析电压跌落对风力发电产生的影响，并提出实现风力发电低电压穿越技术的有效方案。

关键词：风力发电；低电压穿越技术目前我国在风力发电的过程中，偶尔会出现电压跌落的情况，如果出现这样的问题，就可以通过低电压穿越技术，可以为电网提供无功功率，从而保证电网快速恢复运行。

因此，为了更好地保证电网的稳定运行，低电压穿越技术就成为了目前我国保证电网稳定运行重点工作。

同时，我国针对当前电网的发展趋势出台多项新的要求和规范，这就需要低电压穿越技术也要不断的更新，从而满足电网发展的需求。

1.风力发电机种类分析1.1定速异步发电机在风力发电机中定速异步发电机就是将电网与发电机定子直接链接，当出现电压跌落情况时，发电机定子电压就会出现异常下降情况，同时也会造成发电机定子的磁链出现直流现象，如果定子磁链出现故障就会导致发电机出现励磁分量。

这时候的发电机处在高速运转下就会产生转速差，转速差越大转子电流也会越大，造成转子电流异常增加。

1.2双馈异步发电机由于异步发电机和双馈异步发电机的链接原理基本相同，都是需要与电网进行连接，因此双馈异步电动机也会产生电压跌落问题，但是，与定速异步发电机不同的是，双馈异步电动机的转子侧方是需要连接变流器的，当转子运行时就会产生暂态电流，这种电流对发电机的影响很大，很容易影响发电机的使用寿命。

当发电机出现电压跌落时，就会造成变流器损坏，对电网也会有很大的影响，影响电力发电的稳定运行。

风力发电低电压穿越技术综述王文龙王磊内蒙古阿拉善银星风力发电有限公司宁夏回族自治区银川市 750001摘要：随着电力科技的不断发展，人类对于可再生能源的不断探索，风能发电已是大势所趋，风能电力在国家电网供电中呈逐年上升趋势，发电技术会不断取得更高的突破。

在风力发电技术的核心方面，低压穿越始终影响着风电供应的全过程，由于目前风电电网故障恢复能力还处于研究阶段，风电机感应穿越的理论基础也不够成熟，因此，在通过对电压采取降压处理的方法下，对于低压穿越的研究是一个新型课题。

关键词：风力发电；低电压；穿越技术中图分类号:TM614 文献标识码:A 文章编号:1 导言随着工业化的进程加快，能源问题日趋尖锐化，世界各国都在开发新的可再生能源，利用风力发电也在全球范围内日趋盛行。

风能资源在我国可再生能源的研究领域具有非常广泛的应用空间。

风力发电机组穿越功率随着科技的进步而不断扩大，低电压穿越是风力电网中的重要技术，我国的风力电网系统的快速发展对低电压穿越技术提出了新的要求和挑战。

2 风机低电压穿越功能的基本原理发电机转子电阻非常小，电网故障，双馈发电机稳态运行的情况下。

忽略转子电阻的影响，并持续很短的时间分析。

可假设暂态过程中转速不变。

稳态运行时，其磁链表达式为：Ψ8=L8i8+L m i rΨr=L m i8+L r i r（1）式中：i8i r、Ψ8、Ψr分别为定、转子电流和磁链；L8、i r分别为定、转子电感；Lm为电机励磁电感。

根据双馈电机的电感特性，在故障前后，定子之交的变化是持续的。

当系统发生短路故障，增幅在双馈电机定子电流，定子电压和磁通转储。

在转子侧大电流，振幅高达3倍的额定电流值。

如果它不能有效地抑制这种瞬态电流。

则与转子相连的变流器就会因过电流而退出运行。

使风力涡轮机无法控制励磁电流和失去控制的电磁转矩，在很短的时间内迅速增加的风力发电机组的速度。

当转速达到一定极限值时风力涡轮机将操作，从而严重影响电网的稳定运行。

浅谈风电场低电压穿越技术摘要：低电压穿越能力：是指在风机并网点电压跌落时，风机能够保持并网，对过电压、过电流进行抑制技术，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。

关键词：浅谈；风电场；低电压；穿越技术一．规程与标准根据《国家能源局关于加强风电场并网运行管理的通知》（国能新能【2011】182号），风电机组应严格按照《风电机组并网检测管理暂行办法》的要求，具备低电压穿越的能力，并通过有关机构的检测认证；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。

《风电场接入电力系统技术规范》（GB/T 19963—2000）中对风电场低电压穿越能力的基本要求：（1）风电场内的风电机组具有并网点电压跌至20﹪额定电压时能够保证不脱网连续运行625ms的能力。

（2）风电场发生跌落后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。

二.发生低电压穿越的原因针对电网故障引起的故障，通常可以分为电网单相接地故障、电网两相接地故障、电网两相相间短路故障以及电网三相相间短路故障引起的电压跌落，根据电力系统运行经验表明，在各种类型的电网故障中，单相接地故障占大多数，容易引起不对称故障电路，而对于我们风力发电场，除了考虑电网电压的波动，还应该分析风电场集电线路和风机所对应的箱变等可以引起风电机组网侧电压波动的因素。

三．永磁同步风力发电机组实现低电压穿越的原理1. 永磁直驱同步风力发电系统永磁直驱同步风力发电系统是一种新型发电系统，采用风轮直接驱动多极低速永磁同步发电机发电，然后通过全功率变流器变换电路，将电能转换后并入电网。

2.全功率变流器全功率变流器是由发电机侧变流器和网侧变流器两个三相PWM电压型变流器构成，发电机侧变流器实现对永磁同步发电机的控制，网侧变流器实现输出并网，输出有功、无功功率的解耦和直流侧电压控制，永磁直驱同步风力发电系统依靠全功率变流器实现高性能控制。