双馈风电机组低电压穿越参考功率优化整定_王健

运营探讨双馈风力发电系统低电压穿越关键技术曹雷年（中国大唐宁夏分公司新能源事业部，宁夏结合当前发展情况来看，随着我国风电穿越技术的不断发展，低电压穿越技术应用成为当前电力行业予以重点关注的问题。

为确保风力发电系统的良好运行，行业内部必须对低电压穿越技术的要点问题及措施问题进行统筹规划与合理部署，减少安全运行隐患的同时，提高风力发电系统运行质量。

主要以双馈风力发电系统低电压穿越技术为研究对象，重点针对低电压穿越关键技术内容进行总结归纳，以供参考。

双馈风力发电系统；低电压穿越；关键技术Key Technologies of Low Voltage Crossing in Doubly Fed Wind Power Generation SystemCAO Leinian，China Datang Ningxia BranchIn view of the current development situation，with the continuous development of wind power ride-the application of low-voltage ride-through technology has become a key concern in the current power industry.In order to ensure the good operation of the wind power system双馈式风力发电系统穿越关键技术分析当发电机转速明显低于同步转速时，转子会从电网吸收大量无功作为励磁磁场的主要能源形式，确保定子绕组可以定向输出电能。

当发电机转速明显升高，且明显高于同步转速及转差转速时，定子绕组所形成的感应磁场会反作用到转子绕组中。

其中，一部分能量作为励磁磁场的能源表现形式，而另一部分的能量则促使转子绕组感应电能，并形成与相位相反的关系，此时转子也会定向输出电能。

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。

浅析双馈式风力发电机低电压穿越技术一、双馈式风力发电机简介双馈式风力发电机是一种能有效调节转子速度的风力发电机，其主要特点是在转子绕组中引入了一个次级电流，较大地提高了发电机的转矩与功率因数，从而提高了风力发电机的整体性能。

与传统的固定式风力发电机相比，双馈式风力发电机有着更高的风能利用效率和更好的低电压穿越能力。

其工作原理主要是通过定子绕组的多级变压器和双馈路，使得风力发电机能够在较低的电网电压下继续运行，从而提高了风电的可靠性和稳定性。

1. 低电压穿越现象在一些特殊情况下，比如电网故障或者风速急剧下降等情况下，风力发电系统所接入的电网电压可能急剧下降，甚至出现短暂的停电情况。

针对这种情况，传统的固定式风力发电机可能因为电网电压下降而无法继续正常运行，甚至发生机组停机。

而双馈式风力发电机则能够通过其特有的双馈路和多级变压器的设计，使得发电机能够在较低的电网电压下继续运行，从而避免了由于电网电压下降而引起的停机现象，提高了风力发电系统的可靠性。

双馈式风力发电机低电压穿越技术的主要原理是通过其次级电流的调节，使得风力发电机能够在电网电压下降的情况下，自动地调节转子速度和输出功率，以保证发电机的安全稳定运行。

具体来说，当电网电压下降时，通过次级电流的调节，可以在一定程度上提高转子的磁场励磁，从而提高发电机的输出功率，使得风力发电系统在低电压情况下仍能够继续正常运行。

双馈式风力发电机低电压穿越技术具有以下几点优势：（1）提高了风力发电系统的可靠性和稳定性。

在电网电压下降的情况下，双馈式风力发电机可以通过调节次级电流和转矩，使得发电机能够在较低的电网电压下继续运行，避免了由于电网电压下降而引起的停机现象，提高了风力发电系统的可靠性。

（2）提高了风能的利用效率。

通过低电压穿越技术，双馈式风力发电机可以在较低的电网电压下继续正常运行，保证了风能的稳定利用，提高了风力发电系统的整体性能。

（3）降低了对电网的影响。

双馈式风力发电机低电压穿越技术探讨作为一种重要控制技术，低电压穿越技术对于保证双馈式风力发电机运行的安全性和可靠性具有重要作用。

本文首先介绍了双馈式发电机的结构组成和低电压特性，然后具体探讨了风机的低电压穿越技术，以期为相关技术与研究人员提供参考。

标签：双馈式；风力发电机；低电压穿越技术在风力发电机机组内，当系统电压出现微小跌落式，原有控制方法会使机组自动同电网解裂，以避免设备发生事故。

然而因风电穿透功率的不断增加，电网在出现电压跌落时，原有的控制方式会造成系统失去一些电源，继而引发更为剧烈的电压跌落，更多机组会退出工作系统，最终造成电网状态的破坏。

低电压穿越就是指在系统电压出现跌落后，机组在保证设备无损坏的同时，不再通过与电网解裂，而是向系统提供定量的无功支持以促进系统电压恢复的过程。

因此，加强有关机组低压穿越技术的探讨，对于改善机组的运行质量具有重要的现实意义。

一、双馈式发电机的结构组成及低电压特性1、结构组成双馈式异步发电机的定子侧同电网直接连接，转子侧采用三相堆成绕组，通过交-直-交变频器连接到电网上，以向发电机提供交流励磁。

转子励磁的电流频率、相位及幅值等都可以进行调整。

风力发电机组利用变桨系统使风能转换为机械能，再通过发电机及齿轮箱等转化为电能，利用变频器对转子励磁进行控制以完成风机变速恒频的发电过程。

[1]2、低电压特性低电压穿越不仅能保证机组设备的安全，且能在系统故障期间大量提供无功支持，以促进系统电压恢复。

通过分析双馈式风力发电机在系统电压跌落后的暂态反应可研究设备安全保护过程。

（1）在系统发生对称故障时，电网电压会出现不同幅度的跌落，因双馈发电机的定子绕组直接连接到电网上，发电机的电动势保持稳定的同时则必然会造成定子电流的增加，因定子磁链需缓慢变化，进而会形成一个暂态直流分量以保证磁链的连续性，在时间推移过程中直流分量会按照指数形式不断衰减。

根据系统电压跌落后转子的侧短路状态，通过定量分析转子暂态电流和仿真研究发现在电网电压跌落程度不同时，转子暂态电流中的交流分量和定子暂态电流中的直流分量大小主要取决于电压跌落的幅度。

中国科技期刊数据库 工业C2015年39期 179浅谈双馈风力发电系统中低电压穿越问题曹春芳华电重工股份有限公司，北京 100070摘要：能源危机和环境污染，加大了人类对可再生能源的需求，近年来风力发电技术作为主流新能源之一获得了突飞猛进的发展。

随着风电机组容量的日益增大以及风电渗透率的不断提高，风电与电网之间的相互影响引起了广泛的重视。

DFIG 作为当前两大主流机型之一，因其结构原因在电网电压出现跌落故障时，会出现转子过电流和过电压、直流母线电压波动等问题，严重时风机的解列还可能造成电网的大面积瘫痪。

因此，电网故障条件下保证双馈风电机组的不脱网运行成为新的研究热点。

本文以电网电压跌落条件下的双馈风电系统为研究对象，设计了外接保护装置和优化DFIG 励磁策略的低电压穿越方案。

关键词：双馈风电机组；低电压；研究热点 中图分类号：TM614 文献标识码：A 文章编号：1671-5810(2015)39-0179-01近年来，世界加快开发利用风能、光伏、地热能等可再生能源，大力调整能源结构主攻方向。

开发和利用新型可再生能源，优化能源的产业结构，促进经济低碳化发展，已成为世界范围内可持续发展的必要手段。

目前风电已成为市场主流能源，作为电力市场中重要的组成部分，并且被越来越多的国家所共识。

为促进电力产业的可持续发展，风能作为新能源发展战略的主要内容，我国大力扶植风电行业，促使其在市场经济中继续保持稳健发展。

风力发电技术的日趋成熟，大规模风机并网的投入运行，风能在今后的全球能源供应中将起到越来越关键的作用。

1 风力发电现状及趋势我国的地形独特，风能占有率高，拥有比较丰富的风能资源。

仅10米高度层的风能储量就可达到3226兆瓦，其中大约有7.8％的风能可被陆地开采；再算上沿海地区的风能，我国在陆地上可以利用的风能总量可达到 1000 兆瓦。

但从地理位置上看，我国的风能分布非常不均，集中分布在华北、东北、西北地区，和东南沿海及附近岛屿，还有一些地形比较特殊的内陆地区。

电力自动化设备Electric Power Automation EquipmentVol．32No．8Aug.2012第32卷第8期2012年8月0引言近年来，我国风电市场发展迅猛。

初步统计，2010年新增风电吊装和并网运营容量分别达到18GW 和13.5GW 。

到2010年底，全国风电累计吊装容量和并网运营容量分别为44GW 和31GW ［1］。

在已安装的风电机组中，变速恒频双馈风电机组约占70%［2］。

双馈风电机组作为目前风电场的主流机型，在国内已投运的风电场中被广泛采用［3-4］。

随着风电产业的发展，风力发电所占电网供电比例逐年提高。

2010年蒙西电网在本网电量的比重最高曾达到了18.7%的水平［1］，大规模风电对地区电网的影响日益增强。

为避免风电机组大规模解列对电网的冲击，要求发电机组在短时间内电网出现故障情况下不脱网运行，并在故障切除后能尽快帮助电力系统恢复稳定运行，即要求风电机组具有一定的低电压穿越（LVRT ）能力［5-6］。

目前国外许多电网运营商对风电场提出了强制性要求［7-8］。

国家电网公司在2009年根据国内电网的实际情况提出了相应的并网导则。

其中风电机组的低电压穿越能力是风电大规模并网运行必不可少的条件及要求，是风电机组在外部故障条件下不间断运行能力的保证［9-10］。

双馈风电机组的电气控制系统主要由主控、变流器和变桨3个子系统组成。

研究双馈风电机组低电压穿越的众多文献，主要针对发电机定子过电流、转子过电流、变流器直流母线过电压及发电机电磁转矩的振荡进行分析与抑制［11-12］。

在双馈风电机组低电压穿越过程中，如果不对叶片的桨距角进行正确的调节，减小风能的捕获，电磁转矩的减少会导致机组超速停机。

在故障清除后，有功功率的快速恢复过程中，不恰当的控制策略会导致输出功率较长时间的振荡，不能满足电网的要求。

本文针对变速恒频双馈风电机组低电压穿越过程中桨距角的控制进行了深入的分析，采用BLADE 软件进行了仿真，提出了不同风况、不同电压跌落深度情况下桨距角及有功功率恢复的控制策略，对双馈风电机组低电压穿越运行具有一定的指导意义。

双馈风力发电机组的两种低电压穿越方案对比分析欧阳惠;李培强;李欣然;朱琳;户龙辉【摘要】随着风力发电量的急剧增加，新的电网运行准则对并网机组低电压穿越能力提出了更高要求。

本文通过DFIG的数学模型，分析了Crowbar电阻的合理取值范围，提出了在故障切除前退出Crowbar电路的低电压控制策略。

最后在Matlab/Simulink中建立并网仿真模型，通过仿真探讨了网侧变流器最大限值电流对低电压主要性能指标直流母线电压的影响，得出合理的限流值能改善系统自身LVRT能力的结论；在此基础上，对比转子侧Crowbar电路、Crowbar电路与直流侧卸荷电路相结合两种低电压实现方案，仿真结果表明后者通过提高Crowbar 阻值能够吸收多余的能量，在抑制定转子侧的暂态浪涌电流和稳定直流母线电压方面较前者更有效。

%With the dramatic increase of the proportion of wind power in the power system, the standard for the low voltage ride through capability of the wind generators combined to the grid is more and more strict. In this paper, through the mathematical model of DFIG, the reasonable value range of the resistance of Crowbar is analyzed, and moreover,the low voltage control strategy for cutting off the Crowbar circuit before the clearing of fault is proposed. Finally the grid-model is built up in Matlab/Simulink, and the impact of the maximum limiting current value of the grid-converter on the DC bus voltage, which counts as one of the main low voltage performance indicators, is dis-cussed. Based on the above discussion, two low-voltage schemes are compared:one is the rotor side Crowbar cir-cuit, and the other is with additional DC side unloading circuit, and the simulation results show that by increasing theCrowbar resistance value, the latter can absorb the excess energy, which makes it more effective than the former to suppress the transient inrush current in the stator and rotor windings as well as to stabilize the DC bus voltage.【期刊名称】《电工电能新技术》【年(卷),期】2014(000)008【总页数】6页(P43-48)【关键词】风力发电;低电压穿越;Crowbar电路;卸荷电路;直流母线电压【作者】欧阳惠;李培强;李欣然;朱琳;户龙辉【作者单位】湖南大学电气与信息工程学院，湖南长沙410082;湖南大学电气与信息工程学院，湖南长沙410082;湖南大学电气与信息工程学院，湖南长沙410082;湖南大学电气与信息工程学院，湖南长沙410082;湖南大学电气与信息工程学院，湖南长沙410082【正文语种】中文【中图分类】TM743随着风力发电容量占电网总容量的比例逐年上升，发电机与局部电网之间的相互影响也越来越大，因此必须将风力发电机与电网作为一个整体来实行运行控制。

专利名称：低电压穿越下双馈风力发电系统短路电流计算方法专利类型：发明专利
发明人：欧阳金鑫,余锐,肖超,熊小伏,蒋航,陈愚,郑迪,叶琼蔚申请号：CN201610479512.X
申请日：20160627
公开号：CN106066944A
公开日：
20161102
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种低电压穿越下双馈风力发电系统短路电流计算方法，将双馈风电机组的故障过程分为低电压穿越控制启动前和启动后两个过程，通过建立两个过程的双馈风电机组故障计算等值模型，利用电网络方法计算含双馈风电机组的电力系统任意位置的工频短路电流和双馈风电机组输出短路全电流。

本方法考虑了新的低电压穿越要求下故障初始电压与双馈风电机组低电压穿越指令值的关系，并能够计及双馈风电机组输出无功功率改变电网暂态电压对输出短路电流的影响，可以计算电力系统任意位置的工频短路电流和双馈风电机组输出的短路全电流，满足电力系统保护整定和设备选型的需求。

申请人：重庆大学,国家电网公司西南分部
地址：400044 重庆市沙坪坝区沙正街174号
国籍：CN
代理机构：重庆博凯知识产权代理有限公司
代理人：李海华
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不对称故障下双馈风电机组低电压穿越性能提升方法研究开题报告一、选题背景及意义双馈风力发电机组是目前风电发电系统常用的一种类型，其特点是具有良好的低电压穿越性能。

然而，在实际的运行过程中，双馈风电机组面临着一些不对称故障的影响，当发生不对称故障时，机组的低电压穿越性能会受到一定程度的影响，甚至可能会导致机组的故障。

因此，研究针对不对称故障下双馈风电机组低电压穿越性能的提升方法，对于提高风力发电机组的可靠性和稳定性具有重要的意义。

二、研究目标及内容本次研究的目标是提出一种针对不对称故障下双馈风电机组低电压穿越性能的提升方法，通过对不对称故障场景进行分析，并结合机组的特点和运行模式，分别从机械系统、电气系统和控制系统三个方面入手，探索出适合不同场景下的低电压穿越性能提升方案。

具体的研究内容包括：1. 不对称故障分析：通过对不对称故障的原因和形式进行分析，确定不同故障模式下机组可能出现的问题和对策；2. 机械系统方案：研究机械系统对低电压穿越性能的影响，并提出调整转速控制策略、增加制动辅助、优化转矩传递系统等方案；3. 电气系统方案：分析电气系统对低电压穿越性能的影响，并提出控制转子电流及感应电动机对电网功率的控制等方案；4. 控制系统方案：分析控制系统对低电压穿越性能的影响，并提出适合于不对称故障场景下的控制策略。

三、研究方法和技术路线本次研究采用理论分析和实验研究相结合的方法，通过对典型场景的模拟以及各种方法的实际应用，验证低电压穿越性能的提升效果。

技术路线如下：1. 不对称故障场景模拟，确定不同故障模式下机组可能出现的问题和对策；2. 基于电气机械模型，采用PSCAD等计算软件，对不对称故障场景下的机组低电压穿越性能进行数值模拟；3. 基于模拟结果，设计控制及机械环节的方案；4. 在实验平台上对不对称故障下的低电压穿越性能进行实际测试；5. 对实验结果进行分析和总结，得出提升方法的总结和结论。

四、研究预期成果本次研究预期可实现以下成果：1. 针对不对称故障下双馈风电机组低电压穿越性能的提升方法，实现理论分析和模拟仿真，以及实验测试；2. 研究不同场景下低电压穿越性能提升方法，为风力发电机组的可靠性和稳定性提供新的思路和方法；3. 发表相关论文，提高学术研究水平和学术声誉；4. 为电力生产实际应用提供技术支持，提高电力生产的可靠性和稳定性。

双馈机组低电压穿越过程引言：双馈机组是一种常见的发电机组类型，具有较高的效率和可靠性。

然而，在运行过程中，双馈机组可能会遭遇低电压情况，这对其正常运行和设备安全都会带来一定的影响。

本文将重点探讨双馈机组低电压穿越过程，以期帮助读者更好地了解和理解这一问题。

一、双馈机组简介双馈机组是指由一台同步发电机和一台双馈感应电动机组成的发电装置。

其中，同步发电机负责将机械能转化为电能输出，而双馈感应电动机则通过转子上的转子绕组来调节发电机的输出功率。

这种结构使得双馈机组具有自适应功率控制能力，能够适应电网负荷的变化，并保持较高的效率。

二、低电压对双馈机组的影响低电压是指电网电压降低到低于额定电压的情况。

对于双馈机组来说，低电压会导致以下问题：1.降低输出功率：低电压会使得双馈感应电动机的转子电动势降低，从而限制了发电机的输出功率。

2.增加转矩波动：低电压下，双馈感应电动机的转子电动势波动加剧，导致发电机输出转矩波动增大。

3.加剧设备热损耗：低电压会使得双馈机组的电流增大，从而导致设备的热损耗增加，降低了设备的使用寿命。

4.影响电网稳定性：低电压下，双馈机组的输出功率不稳定，可能会对电网稳定性造成一定的影响。

三、双馈机组低电压穿越过程双馈机组低电压穿越过程是指从低电压状态恢复到正常电压状态的过程。

在低电压穿越过程中，双馈机组需要经历以下几个阶段：1.低电压检测阶段：双馈机组通过感知电网电压的变化，判断是否出现了低电压情况。

2.启动电压恢复控制：一旦检测到低电压，双馈机组会启动电压恢复控制策略，通过调整转子绕组的电压和电流来提高发电机的输出功率。

3.电压恢复阶段：在电压恢复控制的作用下，双馈机组逐渐提高输出功率，使得电网电压逐渐恢复到正常水平。

4.稳定运行阶段：一旦电网电压恢复到正常水平，双馈机组将进入稳定运行阶段，继续向电网输出电能。

四、低电压穿越过程中的注意事项在双馈机组低电压穿越过程中，需要注意以下几个问题：1.保护装置的设置：双馈机组应该配备恰当的保护装置，以便在低电压情况下及时切除电网连接，保护设备的安全运行。