风电场低电压穿越研究

《基于RTDS的永磁风力发电机场站级低电压穿越仿真分析》篇一一、引言随着可再生能源的快速发展，风力发电作为绿色能源的重要组成部分，在全球范围内得到了广泛的应用。

永磁风力发电机因其高效、可靠的特点，在风力发电领域占据重要地位。

然而，风力发电场的稳定运行面临诸多挑战，其中之一便是低电压穿越（LVRT）问题。

本文将针对基于RTDS（实时数字仿真系统）的永磁风力发电机场站级低电压穿越问题进行仿真分析，以深入理解其工作原理及性能表现。

二、RTDS系统概述RTDS是一种实时数字仿真系统，能够模拟电力系统各种复杂的动态过程。

在风力发电领域，RTDS系统可用于模拟风力发电场的运行状态，包括风速、发电机运行状态、电网电压等。

通过RTDS系统，我们可以对永磁风力发电机的低电压穿越能力进行仿真分析，以评估其在电网故障时的性能表现。

三、永磁风力发电机低电压穿越问题分析低电压穿越是指风力发电机在电网电压降低时，仍能保持并网运行并输出一定功率的能力。

对于永磁风力发电机而言，其低电压穿越能力的强弱直接影响到风电场的稳定运行。

当电网电压降低时，若永磁风力发电机无法及时响应并调整输出功率，可能导致风电场与电网解列，造成能源损失。

因此，对永磁风力发电机的低电压穿越能力进行仿真分析具有重要意义。

四、基于RTDS的仿真分析本文采用RTDS系统对永磁风力发电机的低电压穿越能力进行仿真分析。

首先，建立风电场的仿真模型，包括风速模型、永磁风力发电机模型、电网模型等。

然后，模拟电网电压降低的故障情况，观察永磁风力发电机的响应过程及输出功率的变化情况。

通过仿真分析，我们可以得到以下结论：1. 永磁风力发电机在电网电压降低时，能够迅速响应并调整输出功率，保持并网运行。

2. 不同风速下，永磁风力发电机的低电压穿越能力有所差异。

在较高风速下，发电机能够更好地保持并网运行及输出功率的稳定性。

3. 通过合理控制励磁电流和桨距角，可以进一步提高永磁风力发电机在低电压穿越时的性能表现。

风力发电低电压穿越技术分析【摘要】随着现代科学技术的不断发展，风力发电行业的发展也越来越快速，风力风电机的建设，也坐落于国家的大部分区域中。

低电压穿越技术是指，风力电网出现故障，或被干扰时，风力发电机能够在网运行，并仍能够提供与电网无功功率，从而帮助电网恢复正常的过程，而这个过程中，电网需要“穿越”这个低压时间，即低压穿越技术。

通过该技术的实施，可以一定程度上，保障电网的安全，保障电网运输电力安全。

【关键词】风力发电；低压穿越技术；电网随着我国经济的不断发展，风力发电技术也日趋完善。

风力发电机建设的规模也越来越大。

通过风力发电技术的完善，及风机的广泛建设，不仅促进了我国风力发电行业的快速发展，也使相关区域的电力资源更为充沛。

低压穿越技术，是风力机组电网中，常见的电力维稳技术，通过该技术的应用，也使风力发电运行，更为稳定。

随着我国将加大对风力发电行业的投入，进行风电机组的低压穿越技术研究，也十分必要。

本文对风力发电低电压穿越技术进行分析，希望为相关部门提供参考。

1.我国风电并网低电压穿越相关规定不同国家或地区根据电网状况不同，所提出的低电压穿越要求不尽相同。

我国根据实际电网结构及风电发展情况制定了风电场接入电网技术规定，其中，对风电机组低电压穿越能力也做出了详细的规定。

只有当电网电压跌落低于规定曲线以后才允许风力发电机脱网，当电压在凹陷部分时，发电机应提供无功功率。

2.不同类型风机电压跌落暂态现象当前市场上主要风机类型可分为三类，即直接并网的定速异步发电机、同步直驱式风力发电机和双馈异步式风力发电机。

1.定速异步发电机的暂态现象定速异步发电机的定子直接接电网，电网电压降落引起电机定子端电压下降，造成定子磁链出现直流成分，如果发生的是不对称故障，还会出现负序分量。

这样相对于高速旋转的电机转子会产生较大的转差，转差增大，转子电势也会增大，从而形成较大的转子电流。

2.1双馈异步式风力发电机的暂态现双馈异步式风力发电机的定子也是和电网相接相连，因此电网电压的降落造成的系统响应和定速异步机相同。

／２０２３ ０９基于风力发电系统低电压穿越技术研究李仲阳（国电电力湖南新能源开发有限公司）摘　要：当电网因故障导致电压跌落时，会导致与该电网相连的风力发电机组大面积脱网，不利于电网的稳定运行，因此需要保证风电机组在电网电压跌落时不脱网，对低电压穿越能力提出了更高的要求。

本文根据国家电网低电压穿越标准，对双馈风力发电机在电压跌落时的动态特性进行了分析，通过在直流母线和转子出线端增加转子电流续流二极管，并结合软件控制算法实现了低电压穿越功能。

仿真结果表明，本文提出的低电压穿越技术在电网故障时能实现风力发电机组不脱网运行，为电网的稳定运行提供了重要保证。

关键词：风力发电；低电压穿越；双馈感应发电机；续流二极管０　引言双馈感应发电机（ｄｏｕｂｌｙ ｆｅｄｉｎｄｕｃｔｉｏｎｇｅｎｅｒａｔｏｒ，ＤＦＩＧ）因其变流器容量小，具有有功功率和无功功率可以实现解耦控制的优点，已成为主流机型，双馈风力发电机定子与电网连接，转子通过机侧变流器提供励磁，在电网电压跌落时定子电压也跌落，导致定子电流瞬间增大。

由于定转子的强耦合关系，转子电流也会突增，机组因过流停机，系统剩余能量经过机侧变流器流向直流母线，会引起母线电压激增，ＩＧＢＴ击穿。

为了实现剩余能量的有效泄放，目前常见的解决方法是将转子并联Ｃｒｏｗｂａｒ电路、直流母线并联斩波电路等［１ ２］。

１　低电压穿越要求及控制流程１ １　网压跌落要求风电场并网点电压在电压轮廓线及以上的区域内时，要求风电机组不间断并网运行；并网点电压在电压轮廓线以下时，风电机组可以从电网切出［３］。

在并网点电压跌至２０％额定电压时，风电场内的风电机组具有并网运行６２５ｍｓ的能力。

在发生跌落后２ｓ内，风电场并网点电压能够恢复到额定电压的９０％，风电场内的风电机组需一直并网运行，同时向电网发无功以帮助其恢复正常。

１ ２　机组控制流程实现机组低电压穿越（ｌｏｗｖｏｌｔａｇｅｒｉｄｅｔｈｒｏｕｇｈ，ＬＶＲＴ）主要包括以下模块：网侧变流器（ｌｉｎｅ ｓｉｄｅｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，ＬＳＣ）模块、机侧变流器（ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｓｉｄｅｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，ＧＳＣ）模块、网压测量模块和主控模块。

浅论风力发电机组低电压穿越技术研究[摘要]风力发电技术作为可再生型的新型能源，是各个国家都重点探索的领域。

本文笔者着重论述了风力发电机组低电压的穿越技术。

[关键词]风力发电；低电压穿越中图分类号：tm315文献标识码：a文章编号：1009-914x（2013）21-0000-00风力发电机组穿越功率随着科技的进步而不断扩大，目前我国风力发电产业已经确定了基本的功率穿越能力的标准范围，双馈式风力感应发电机组的应用，以高效的功率穿越能力和较小的变流器容量，在当前我国风力发电建设中是一项新的技术性突破。

由于变流器在恒定发电容量中具有调节控制的特点，因而以此为技术的新型双馈风力发电机成为主流的风力发电机。

双馈风力大电机组具有电网波动的抗敏性，这个特点使其在低压功率穿越实验中成为重要课题。

一、风力发电机组低电压穿越概念当今风力发电在电力能源生产的比例中不断扩大，风电能源已经成为一种发展成熟的新型环保动力能源。

近年来，国家对于风电建设的投入不断加大，风电装机容量不断增加，在以常规能源发电为基础，风力发电为补充的电能作用互补中，风力发电能够对电力供应故障做到有效的补充，但风力发电机组在电网发生故障时，向电网输出的电压频率会对电网系统造成一部分影响。

因此在风力发电的过程中，需要注意对低压穿越技术进行规范性研究，对电网功率作用、电网供电频率控制输出、低压电网穿越技术进行进一步探讨，尤其是在lvrt方面进行深刻研究。

在目前各国风力发电机组的运行要求中，对低压穿越的条件要求都有自成体系的规定。

如美国风力发电技术中对由于电压增值导致的电网故障必须将影响深度降至15%的规范电压恒定区间内，如果在风力发电机并网发电运行过程中，以625ms不切机低压电网穿越，对电网故障可以做到无间断恢复。

国内风力发电低压穿越技术的保障恒定值控制在电压增值3s区间段内，当电压额定值域达到9o%的电压区间时，风力发电机组能够在并网不断线的基础上持续运行。

风电场的低电压穿越下图为对风电场的低电压穿越要求。

风电场并网点三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不脱网连续运行；并网点电压只要有一相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。

一、电压运行范围（新） 当风电场并网点的电压偏差在其额定电压的－10％～＋10％之间时，风电场内的风电机组应能正常运行。

当风电场并网点电压偏差超过＋10％时，风电00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01.11.2-101234电网故障引起电压跌落要求风电机组不脱网连续运行风电机组可以从电网切出时间（s ）并网点电压（p .u .）0.625场的运行状态由风电场所选用风电机组的性能确定。

二、电压控制要求1、风电场应配置无功电压控制系统；根据电网调度部门指令，风电场通过其无功电压控制系统自动调节整个风电场发出（或吸收）的无功功率，实现对并网点电压的控制，其调节速度应能满足电网电压调节的要求。

2、当公共电网电压处于正常范围时，风电场应当能够控制风电场并网点电压在额定电压的－97％～＋107％范围内。

3、风电场变电站的主变压器应采用有载调压变压器。

风电场具有通过调整变电站主变分接头控制场内电压的能力，确保场内风电机组在条款1所规定的条件下能够正常运行。

（依据：GB/T 12325-2008《电能质量供电电压偏差》，提出当风电场并网点的电压偏差在－10％～＋10％之间时，风电场内的风电机组应能正常运行。

）根据风电场接入电网技术规定，在2009年2月后通过审查的，风机必须带有低电压穿越功能，如不具备一律不允许并网。

新疆达坂城风电场，目前购置的华创CCWE-1500/70.DF机型具备低电压穿越能力，当风电场并网点的电压偏差在其额定电压的－10％～＋10％之间时，风电场内的风电机组应能正常运行满足风电场低电压穿越能力要求；能够在并网点电压突降到20%Ue时625ms不切除。

海上风电场轻型直流输电低电压穿越研究摘要：轻型直流输电技术解决了海上风电场传统交流并网方式下需要大量无功补偿的问题，但是轻型直流输电能够否满足风电场并网的要求是一个新的课题。

风电场并网运行过程中要求其满足低电压穿越能力，本文将以双馈风力发电机为例，研究其通过轻型直流输电技术并网情况下的低电压穿越能力。

文章通过对双馈风电机组及轻型直流输电系统进行数学模型分析的基础上，研究了其控制策略，通过内、外环pid控制策略实现了海上风电场并网。

通过仿真分析，内外环pid控制策略能够满足海上风电场低电压穿越能力要求。

关键词：海上风电场，轻型直流输电技术，低电压穿越abstract: vsc-hvdc technology solve the problem that the wind farm connecting with grid through ac system need a lot of reactive power compensation. but a new topic whether the vsc-hvdc can meet the requirements of wind farms connecting with grid.圀椀渀搀 farms connecting with grid need to meet the requirements that low voltage ride through capability. as an example the double-fed machine, this paper studies the low voltage ride through capability of wind farm connecting with grid through hvdc.based on the analysis of mathematical models of double-fed wind turbine and hvdc system, this article studies the control strategy, through inner and outerpid control strategy to achieve the offshore wind farm connecting with grid.吀栀爀漀甀最栀 simulation analysis, inside and outside the loop pid control strategy can meet the requirements in case of low voltage ride through capability.keywords: offshore wind farm, hvdc light technology, low voltage ride through前言双馈电机（dfig）的变速恒频风力发电技术具有提高发电效率、风力机捕获功率损耗低，改善电能质量等优点，有着广泛的发展前景。

背景近几年来我国的风力发电机组装机容量始终在快速增加，并呈现逐年递增的趋势，其安装的类别大致可分为以下两种：恒速恒频风电机组和变速恒频风电机组[5]。

VSCF(Variable Speed Constant Frequency,变速恒频)风电机组能够使风力机随着因风速变化引起的捕捉风能的变化而改变发电机的转速，这样的柔性控制策略的优点是：使风机能够吸收阵风的能量；减少传动杆的机械应力；同时可以让风力机最大程度的捕获风能，从而提高风力机风能利用率。

正是因为这些优点是CSCF(Constant Speed Constant Frequency,恒速恒频)风电机组无法与VSCF风电机组相比的，所以VSCF技术是目前国内外风电研究领域的热点。

在VSCF机组之中，还有两大分支，分别是双馈感应异步发电机风电机组和直驱永磁同步发电机风电机组。

DFIG(Doubly Fed Induction Generator,双馈感应异步发电机)是早期大量建设的机组，至今仍占据风电市场的大半份额，是现在VSCF机组中的主流机组。

DFIG 要满足并网发电的要求，其发电机转速必须要高，但风力机的转速达不到要求的高速，故风力机与发电机之间通过升速齿轮箱连接，使其可以在低风速条件下提高转速，满足发电要求。

但是升速齿轮箱以及发电机中碳刷和滑环的存在会使系统结构复杂，不便维护与维修。

D-PMSG(Direct-Driven Permanent Magnet Synchronous Generator,直驱永磁同步发电机)是近几年才发展起来了的机组，以永久磁铁励磁代替电励磁，同时用增加磁极对数的方法解决低风速下发电问题，抛弃了升速齿轮箱，减少了中间环节的传动部件，简化了系统结构，缩减了维修费用，从而使系统的可靠性得以增加。

并且机组采用了全功率PWM变流器，提高了机组发生电网故障时的抵抗能力，由此可知D-PMSG将会成为VSCF机组未来的发展趋势[6]。