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低电压穿越原理介绍低电压穿越原理是指在电力系统中，当电压降低到一定程度时，电力设备能够继续正常运行的现象和机制。
在一些特殊的情况下，如天气恶劣、设备故障等，电力系统中的电压可能会降低，但在一定程度内，电力设备仍然能够保持正常运行，这就是低电压穿越原理所涉及的内容。
原理解析低电压穿越原理的实现主要依赖于以下几个方面的因素：1. 设备设计电力设备的设计可以根据低电压情况进行优化，以保证在电压降低时仍能正常运行。
例如，发电机设计时可以采用适当的转子轴线距离，以提高磁通密度并增强输出电压。
变压器可以采用合适的铁心截面积和密度，以减小磁通损耗并提高电压传输效率。
2. 电力系统规划合理的电力系统规划可以降低低电压发生的概率和程度。
例如，在电力传输线路设计中，合理规划线路容量和长度，减小输电损耗，从而降低电压降低的可能性。
同时，在供电网络规划中可以考虑使用电力负荷侧的自动调节装置，如自动调压器，来维持电压稳定。
3. 动态电网管理电力系统运行过程中，动态电网管理可以有效应对低电压情况。
例如，利用功率系统稳定控制技术，能够实时感知电力系统中的电压变化，并采取相应措施进行调节。
此外，通过合理运行电网上的发电、输电、配电等设备，可以实现对电压进行调控，从而降低低电压的程度和影响范围。
低电压穿越过程低电压穿越的过程可以概括为以下几个步骤：1. 电压下降在一些特殊情况下，电力系统中的电压可能会出现下降，例如天气恶劣导致的输电线路过载、设备故障等。
2. 设备响应当电压下降到一定程度时，电力设备开始响应，并为了保持正常运行而采取一系列的措施。
例如，发电机根据感知到的电压下降信号，调节输出电压和功率因数；变压器根据电压下降情况，自动进行调压等。
3. 动态电网管理同时，动态电网管理系统也开始进行响应，根据感知到的电压下降信号，进行实时调整。
通过调整发电、输电、配电等设备的运行方式和参数，动态电网管理系统能够有效维持电力系统的稳定运行。
低电压穿越原理
低电压穿越原理是指在电力系统中，当电压降至较低水平时，电流能够继续穿越导线，保持电力传输的正常运行。
它是电力系统中一项重要的保护措施，可防止系统中断电或设备损坏。
低电压穿越原理基于欧姆定律，即电流等于电压除以电阻。
当电压降低时，电流可以通过降低电阻或增加电流来实现电力传输。
在电力系统中，常用的低电压穿越方式有以下几种：
1. 电流增大：当电压降低时，可以通过增大电流来保持电力传输。
这可以通过增加电源的输出电流或使用电流增强设备来实现。
2. 降低负载：降低负载可使电流减小，从而使电力传输能够继续。
这可以通过减少负载的电流需求或使用负载控制装置来实现。
3. 提高导线导电能力：导线的导电能力主要由其截面积和导体材料决定。
通过增加导线的截面积或使用更好的导体材料，可以提高导线的导电能力，从而使电流能够在低电压下穿越。
4. 使用补偿装置：补偿装置可以通过提供额外的电力来弥补电压降低。
这可以通过使用电容器、电感器或稳压装置等来实现。
综上所述，低电压穿越原理是通过增加电流、降低负载、提高导线导电能力或使用补偿装置等方式来保持电力传输的正常运
行。
这些方法可以根据实际情况和需求来选择和应用，以确保电力系统的稳定运行。
低电压穿越原理
低电压穿越原理指的是在电力系统中，电源向终端输送电能时会出现电压降低的情况。
电压降低可能是由于电能输送过程中导线电阻、变压器损耗、输电线路长度等因素造成的。
低电压会对供电设备造成影响，如降低电动机的运行效率、减少灯光的亮度、影响电子设备的稳定性等。
为了保证供电设备正常工作，需要了解低电压穿越原理。
低电压穿越原理主要包括以下几点：
1. 电源电压波动：电源电压在不同时间段会有所波动，特别是在用电高峰期，电压有可能降低。
这是由于电网负荷增加导致的。
2. 输电线路电压降低：长距离输电线路上，由于电流流过电缆的电阻会引起电压降低。
这种电阻损耗会导致电压的降低。
3. 变压器损耗：在电力传输过程中，变压器会损耗部分电能，导致输出电压下降。
4. 电源电压调整：为了解决电压降低的问题，电力系统会通过电压调整装置来提高输出电压，以保持终端电压稳定。
通过了解低电压穿越原理，电力系统可以采取一系列措施来保证终端设备正常工作。
例如，可以对输电线路进行优化，减少电阻损耗；合理调整电力供应策略，尽量避免电压降低；加强
变压器的维护和管理，减少损耗等。
总之，低电压穿越原理是了解电力系统中电压降低问题的重要基础，只有充分了解原理并采取相应措施，才能确保电力设备正常运行。
电厂变频器低电压穿越改造方案一、项目背景近年来，我国电力系统在快速发展过程中，面临着越来越多的挑战，其中低电压穿越问题日益突出。
为了保证电力系统的稳定运行，减少因低电压导致的设备损坏和停电事故，对电厂变频器进行低电压穿越改造显得尤为重要。
二、项目目标1.提高电厂变频器的低电压穿越能力，确保在系统电压出现瞬间降低时，变频器能够正常运行，避免跳闸。
2.提升设备抗干扰能力，降低因电压波动对设备运行的影响。
3.优化电力系统运行性能，提高电力系统稳定性。
三、项目实施1.改造方案设计（1）对变频器内部电路进行优化，提高其抗干扰能力。
（2）增加低电压穿越功能模块，实现对电压波动的实时监测，当电压低于设定阈值时，自动启动低电压穿越模式。
（3）优化变频器控制策略，确保在低电压条件下，变频器输出电压和频率稳定。
2.设备选型（1）选择具有低电压穿越功能的变频器，确保设备具备较强的抗干扰能力。
（2）选择高性能的传感器，实时监测电压波动，确保低电压穿越功能的准确启动。
3.改造步骤（1）现场勘测，了解电厂变频器运行状况，评估低电压穿越改造的可行性。
（2）制定详细的改造方案，包括设备选型、施工方法、进度安排等。
（3）设备安装调试，确保低电压穿越功能正常工作。
（4）对改造后的变频器进行试运行，验证低电压穿越效果。
（5）对试运行数据进行采集和分析，优化改造方案。
四、项目优势1.提高电厂变频器运行可靠性，降低设备故障率。
2.提升电力系统稳定性，减少因低电压导致的停电事故。
3.优化设备性能，提高电力系统运行效率。
4.降低维护成本，减少设备更换频率。
五、项目风险及应对措施1.风险：改造过程中可能出现的设备不兼容问题。
应对措施：在改造前对设备进行充分测试，确保设备兼容性。
2.风险：改造过程中可能出现的技术难题。
应对措施：组建专业的技术团队，及时解决改造过程中遇到的技术问题。
3.风险：改造后设备运行不稳定。
应对措施：对改造后的设备进行长期跟踪监测，发现问题及时解决。
低电压穿越能力是当电力系统中风电装机容量比例较大时，电力系统故障导致电压跌落后，风电场切除会严重影响系统运行的稳定性，这就要求风电机组具有低电压穿越（Low V oltage Ride Through，LVRT）能力，保证系统发生故障后风电机组不间断并网运行。
风电机组应该具有低电压穿越能力：a）风电场必须具有在电压跌至20%额定电压时能够维持并网运行620ms的低电压穿越能力；b）风电场电压在发生跌落后3s内能够恢复到额定电压的90%时，风电场必须保持并网运行；c）风电场升压变高压侧电压不低于额定电压的90%时，风电场必须不间断并网运行。
风电机组低电压穿越（LVRT）能力的深度对机组造价影响非常大,根据实际系统对风电机组进行合理的LVRT能力设计很有必要。
对变速风电机组LVRT原理进行了理论分析,对多种实现方案进行了比较。
在电力系统仿真分析软件DIgSILENT/PowerFactory中建立双馈变速风电机组及LVRT功能模型。
以地区电网为例,详细分析系统故障对风电机组机端电压的影响,依据不同的风电场接入方案计算风电机组LVRT能力的电压限值,对风电机组进行合理的LVRT能力设计。
结果表明,风电机组LVRT能力的深度主要由系统接线和风电场接入方案决定。
设计风电机组LVRT能力时,机组运行曲线的电压限值应根据具体接入方案进行分析计算。
解决：需要改动控制系统，变流器和变桨系统。
国内的标准将是20%电压，625ms，接近awea的标准。
针对不同的发电机类型有不同的实现方法，最早采用也是最普遍的方案是采用CROWBAR,有的已经安装在变频器之中，根据不同的系统要求选择低电压穿越能力的大小，即电压跌落深度和时间，具体要求根据电网标准要求。
风电制造商采用得较多的方法，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）。
在背靠背NPC转换器的风力发电系统中用于低电压穿越的存储在发电机转子惯量的能量的应用萨尔瓦多阿勒颇子，会员，IEEE，亚历杭德罗卡，学生会员，IEEE，塞尔吉奥布斯克茨蒙日，高级会员，IEEE，萨米尔库罗，会员，IEEE，和本吴，研究员，IEEE摘要随着风电装机容量的增长，风力发电成在整个发电系统中已占据十分重要的比例。
所以，电力系统运营商包括风电厂的监管为了提高整个电力系统的控制水平，无论是在稳态和暂态操作状态。
因此，风力发电系统需要验证电力系统运营商规定的电网连接的要求。
当出现电网电压降时，低电压穿越（LVRT）技术要求的承诺生成在所产生的有功功率和向电网提供的有功功率之间的不匹配。
传统的解决方案假设有源电力过剩消耗在一个直流环节电阻上。
在本文中，一个连续的控制方案提出了中性点钳位转换器。
在电网电压骤降时，发电机侧和电网侧转换器的控制器同时工作以符合储存在涡轮发电机的机械系统惯性的有功功率过剩同时保持恒定的直流母线电压的低电压穿越技术的要求。
仿真和实验结果验证了所提出的控制方案。
关键词：低电压穿越（LVRT），中性点钳位转换器，风能转换。
一、引言上世纪90年代初以来，风力发电装机容量已明显增加[ 1 、2]。
到2010年底，世界总装机容量的风力发电能力达到194.5GW [如图 1 ]，同时并入电网的风能不断增加。
例如，在西班牙，平均风能渗透度在2008、2009、2010年分别已经达到11%，13.8%，和16% [ 3、4、5 ] 。
然而，风电穿透暂时达到更高的重要性，例如，在西班牙已达到53% （2009年11月8日）[ 6 ]。
在这样的背景下，电力系统运营商通过逐步更新他们的电网连接要求（GCR）确保可靠性和效率来应对这种新的情况。
这种更新的电网连接要求包括在整个电力系统的运行控制的分布式发电[ 7 、8] 。
典型的稳态或准稳态运行的要求如基于系统电压和频率的反应和有功功率调节在电网连接要求被指定。
在短暂的操作，当电网跌落时低电压穿越（LVRT）技术要求需要风力发电厂保持连接，有助于通过具体的取决于电网电压跌落深度的配置文件向电网提供有功和无功功率来保持网络的电压和频率稳定。
因此，低电压穿越技术可能是在电网连接要求中最具挑战性的，至少从风能转换系统（WECS）的观点可以看出。
所有这些要求大大影响现代的风能转换系统中功率转换器和控制器的设计 [9 、10 ]。
图1.允许发电机断开的电压极限曲线图2.传递到电网的有功电流低电压穿越的要求，从实用经营者E-ON [ 7 ]提取的电网连接要求，显示在图1和2。
当一个电网跌落出现时，发电厂必须保持对电网的连接，如果线电压仍在图1中的限制线1。
在某些情况下和在规定的条件下，在线1和线2之间的一个短暂的断开是允许的。
此外，电网跌落发生期间，风能转换系统必须向电网传递在图2中指定的无功电流值，以援助效用来稳住电网电压。
补偿的无功功率的量取决于在电网跌落中的电压减少的百分比，该系统的额定电流，和在电压跌落前的电网无功电流。
由于较好的风能捕获能力和更好的效率，目前变速风力发电系统相比固定速度的风力涡轮机是首选[ 11 ]。
双馈感应发电机（DFIG）[ 12 、13 ]，是最常用的实现变速风力发电系统，由于减少了电源转换器的评级。
对于双馈感应发电机的不同的低电压穿越解决方案的比较发现在[ 14 ]。
这种拓扑结构对电网故障特别敏感。
另一个常见的变速风力系统配置是基于一种带有全功率变流器[ 11 ]，[ 15 ]，[ 16]的永磁同步发电机（PMSG）。
与双馈感应发电机相比，这种拓扑结构提供了扩展速度的操作范围，和发电机和电网之间的全解耦，从而导致对不同风速的更高的功率捕获和能够满足低电压穿越技术要求的增强了的能力。
这些特性使得这种配置很有趣，即使变频器不再增长。
双层低电压电平电压源转换器（VSCS）在风能转换系统[ 12 ]，[ 13 ]，[ 15 ]–[ 17 ]是最常用的拓扑结构。
考虑到目前的趋势是增加在风能转换系统风力涡轮机的额定功率[ 1 ]，[ 11 ]，有一些的拓扑结构用于更高的功率水平[ 10 ]可以比传统的电平电压源转换器更适合。
例如，电流源转换器（CSCS）[ 9 ]，[ 10 ]或三电平中点钳位（NPC）转换器[ 18 ]–[ 23 ] 。
一个电网的干扰下，可以被注入到电网中的最大有功功率所占的比例降低至终端电压降低[ 17 ]，也可以被低电压穿越要求[ 7 ]，[ 8 ]所限制。
因此，有源功率不匹配在产生的功率和功率向电网提供的过程之间被发现[ 21 ]。
设计满足控制系统低电压穿越要求的风能转换系统是具有挑战性的。
低电压穿越实现的几种方法在文献中被找到的。
动态制动是发现在[ 14 ]，[ 24 ]为双馈感应风力发电机，[ 17 ]为两个级别的背靠背电压源变换器，在[ 18 ]，[ 22 ]，[ 23 ]为NPC背靠背变流器。
在[ 25 ]提出了直流电路中的能量存储系统，这种系统需要额外的电路和控制。
对二级背靠背电压源变换器的一些不同控制方法在[ 26 ]和[ 27 ]被发现，但是没有如何管理有功功率过剩。
可以通过在汽轮发电机系统的惯性中存储有功功率过剩来获得低电压穿越技术要求。
在[ 9 ]中对于CSC 这种解决方法的一些类似的方法被发现，对二级背靠背VSC在[ 27 ]在高速振动的瞬态操作中被观察，和在[ 28 ]中的NPC背对背但是应用到一个风电场而不是一个单一的涡轮并没有具体的控制在不平衡的电网电压的电网侧转换器中被观察。
需要一种来应对非对称电网骤降控制策略，因为只有12%的电网跌落是对称的[ 29]，[ 30 ]。
图3. 通过NPC转换器和一个电容滤波器连接到电网的永磁同步风力发电机这项连接一个永磁同步风力发电机和电网的技术与全功率背靠背的NPC转换器相关，如图所示图3。
传统的磁场定向控制（FOC）已在发电机侧变换器的实现。
在电网侧转换器，该控制可以解决对称和非对称的电网骤降[ 29 ]。
对于单一的永磁同步风力发电机涡轮的低电压穿越要求通过在涡轮发电机的机械系统的惯性存储有功功率剩余来实现。
已提出的控制方案具有良好的稳态和动态性能，得到在模拟实验结果，和表明一些例子直流制动斩波器的操作可以被免除的可行性分析。
本文的组织如下：第二部分详述系统及其模型。
控制系统介绍在第三部分被给出。
仿真结果在第四部分中。
第五部分显示已提出的控制方案所获得的实验结果。
已提出的控制方案的可行性分析在第六部分给出。
最后，结论在第七部分得出。
二、 系统描述和模型这项技术中的系统如图3所示。
在这部分，对发电机和电网侧的模型也显示出。
A 、发电机侧模型在发电机侧，永磁同步风力发电机的电气方程如公式（1）和（2），转矩方程如公式（3）和机械方程如公式（4）。
电气和转矩方程在旋转框架（d q ）表示出，其中q 轴与转子磁链对齐。
sq s s sd s sd s sd i L i dtd L i R u ω-+= (1) r s sd s s sq s sq s sq i L i dtd L i R u ψωω+++= (2) sq re i p T ψ2= (3) m m e m b dtd J T T ωω+=- (4) 其中，sq sd u u ,为d q 坐标系定子电压；sq sd i i ,为d q 坐标系定子电流；s L 定子电感；s R 定子电阻；s ω 转子磁通电机速度 ；r ψ为转子磁链；e T 为电磁转矩 ；p 为电机极对数；m T 为机械转矩；J 为惯性矩（发电机）； m ω为轴机械速度；b 为摩擦系数。
用于发电侧控制的实现， 需要转子磁通的电角度。
这角度可由一个编码器/解析方法或从定子电压和电流估计得到的。
转子磁通可以通过测试空载电机和测量电动势（r s E ψω=）估算得到。
B 、电网侧模型电网侧转换器必须应对电网骤降。
在参考文献[ 21 ]中， 详细介绍了应对非对称网格的基于对称分量应用的三种不同的方法。
这三种方法中，带有负序电网电压前馈（ VCCF ）的矢量电流控制器已经在目前的工作中得到运用。
使用这种方法，该控制在正序中实施，而且没有必要发展电网侧转换器的负序模型。
因此，对网侧变换器的模型如下所示：++-+-=gd VSId dgrid L qgrid dgrid u L u L i L R i i dt d 11ω （5） ++-+--=gq VSIq qgrid L qgrid qgrid u Lu L i L R i i dt d 11ω （6） 其中，qgrid dgrid i i ,为电网d q 坐标系中电网电流；++VSIq VSId u u ,为电网d q 坐标系中正序电压的逆变器电压；++gq gd u u ,为电网d q 坐标系中正序电网电压；L 为滤波电感；L R 为滤波电阻；ω为电网角频率。
C 、直流母线电压平衡直流侧中点电压平衡通过虚拟空间矢量调制切换策略和一个定制的电压平衡控制[ 31] 来实现，它是也运用在背靠背拓扑结构中的NPC 转换器。
用这种方法，没有必要在模型中包含一些关于直流侧中性点的信息。
三、控制系统图4.在正常运行和电网电压跌落时的用来存储跌落时汽轮发电机的机械系统的惯性中的有功功率过剩的控制框图（LVRT 满足要求）所提出的系统控制框图如图4所示。
对发电机侧变流器，使用了传统的矢量控制（FOC ）。
转子磁链角通过编码器得到。
对于网侧变换器，带有负序电网电压前馈的矢量电流控制器（VCCF)[ 21 ] 已实施。
该控制策略能够管理对称和非对称的电网骤降。
延迟的信号消除方法是用于获取电网电压的对称分量的序列分离方法（SSM ）。
电网电角度由一个与SSM 同时工作的锁相环获得，保证当不对称电网故障或电网不平衡发生时的角度精度[ 21 ]。
同步参考系的d 轴已经电网电压的正序向量（0=+gq u ） 对齐。
负序电网电压前馈使在终端的电网转换器产生相同的在电网中已出现的负序电网电压。
因此，只有正序电压施加到滤波器，只有正序电流循环通过滤波器。
因此，电流控制器只有在正序中能够实施。
在正常运行时，对于发电机侧变流器，该参考速度是由一些最大功率点跟踪 （MPPT ）算法给出的，来获取实际风力发电量的最大值。
MPPT 算法在这项技术中已不被考虑。
然后，电磁转矩在参考速度与机械转矩相匹配，由于在发电机侧电流参考（ *sq i ）。
发电机输出的有功功率被送到直流环节。
为了保持和直流环节电压参考值一致，直流稳压器给出d 轴电网侧转换器的电流参考 （ *dgrid i ）。
因此，等量的有功功率从发电机被传递到电网。
另一方面， 传给电网和从电网吸收到的无功功率可以通过电网侧转换器电流(*qgrid i )的q 轴分量来调节,独立于有功功率调节。
