风力发电系统低电压穿越技术探讨
基于风力发电系统低电压穿越技术研究
／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。
风力发电低电压穿越技术浅析 陈鸿飞
风力发电低电压穿越技术浅析陈鸿飞发表时间：2018-11-14T19:12:59.783Z 来源：《防护工程》2018年第20期作者：陈鸿飞吴叙锐[导读] 近年来，风能在电力供应中所占的比重迅速增加。
在电网故障导致电压下降落后的情况下，风电机组如有解决方案会带来系统暂态不稳定华能阳江风力发电有限公司广东阳江 529941摘要：近年来，风能在电力供应中所占的比重迅速增加。
在电网故障导致电压下降落后的情况下，风电机组如有解决方案会带来系统暂态不稳定，可能导致局部乃至系统瘫痪，人们开始密切关注风机互连，并提出相应的低电压跨接(LVRT)要求。
摘要分析了电网电压降暂态特性中的恒速、同步、扇风机和双馈风机三种主要模式，并对国内外主要的LVRT方案进行了综述。
分析了双馈风机难以交叉的LVRT方案。
关键词：风力发电；电压跌落；低电压穿越；1前言当今世界风电市场发展迅速，风电装机容量逐年增加，尤其是欧美发达国家发电已经占了一个非常高的比例的电网,例如在丹麦,它占20%以上。
因此,有必要考虑风机的各种运行状态的影响稳定的电网,当电网发生故障。
为此，各国电网公司根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。
它包括低电压交叉能力，无功功率控制能力，有功功率变化率控制和频率控制。
LVRT被认为是风力机设计和制造控制技术的最大挑战，直接关系到风力机的大规模应用。
低压通过LVRT，是指风机和节点电压的下降，风机可以保持互连，提供一定的无功功率，甚至对电网支持系统进行恢复，直至网络恢复正常，并“通过”低压时间(区域)。
电压下降会给电机带来过电压、过电压、过电压或转速上升等一系列瞬态过程，严重影响风机及其控制系统的安全运行。
通常情况下，如果风机是实施被动电网故障保护自身和即时解决方案时，不考虑问题的持续时间和严重程度，这就可以保护风机的安全，在风电场渗透率(即风电场渗透率)中达到最大值。
风电占电网的比例较低是可以接受的。
浅析双馈式风力发电机低电压穿越技术
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。
双馈型风电机组低电压穿越技术要点及展望
二、控制策略的改进
2、采用预测控制算法：通过预测未来的系统需求和风电机组的性能，可以提 前调整风电机组的运行状态，以更好地适应低电压穿越过程。
二、控制策略的改进
3、优化保护策略：在低电压穿越过程中，系统的故障可能导致风电机组承受 较大的冲击。因此，需要优化风电机组的保护策略，以保证其在故障情况下的安 全运行。例如，可以引入更灵敏的故障检测机制，以及更快速的保护动作时间。
二、双馈型风电机组低电压穿越技术要点
这一要求所适用的工况不仅包含一般意义上的深度短时对称、不对称电压跌 落，还应特别长时间单相（或两相）电压轻度跌落、高度不平衡时的运行工况。
三、展望
三、展望
随着风电在电力系统中的比例日益增大，双馈型风电机组低电压穿越技术的 重要性也日益凸显。未来，这一领域的研究将更加深入，包括进一步优化控制策 略、改进电力电子器件的性能、研发新的保护设备等。随着智能电网的发展，通 过先进的预测技术和调度算法，将能够更有效地管理和调控风电发电量，从而降 低电网电压跌落的风险。
三、结论
三、结论
本次演示对提高双馈型风电机组低电压穿越能力的方法进行了研究。通过优 化发电机的控制策略、提高发电机的过载能力、加强对电力系统的管理和监控等 措施，可以有效地提高双馈型风电机组的低电压穿越能力。然而，这些方法在实 际应用中还需要进一步验证和完善。未来，随着技术的不断进步和应用实践的积 累，双馈型风电机组的低电压穿越能力将会得到进一步提高。
双馈型风电机组低电压穿越 技术要点及展望
目录
01 一、双馈型风电机组 及其低电压穿越技术 概述
03 三、展望
02 二、双馈型风电机组 低电压穿越技术要点
04 参考内容
内容摘要
随着全球对可再生能源需求的日益增长，风力发电在全球范围内得到了广泛 应用。然而，风力发电的特性使得电网在遭遇风力发电设备故障时，极易引发电 网电压跌落，对整个电网的稳定运行构成威胁。在这其中，双馈型风电机组 （DFIG）因其独特的运行机制，对电网电压跌落的响应特性尤为值得。本次演示 将重点探讨双馈型风电机组低电压穿越（LVRT）的技术要点及未来发展趋势。
风力发电机组低电压穿越技术研究
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。
浅谈风电场低电压穿越技术
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。
浅析双馈式风力发电机低电压穿越技术
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
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。
风力发电机组低电压穿越技术探析
风力发电机组低电压穿越技术探析摘要：近年来，随着科技水平的不断提高，风力发电技术体系日益成熟，风电产业规模呈现出爆发式增长态势。
但在接入电网出现运行故障、电压异常波动时，将会对风电系统与风力发电机组的运行状态造成影响，可能出现风电机组脱网解列问题，对发电企业造成严重的损失。
因此，本文围绕风力发电机组低电压穿越技术的应用问题进行探讨，希望通过改善风电机组低电压穿越性能，解决这一问题。
关键词：风力发电机组；低电压穿越技术；应用一、风力发电机组低电压穿越技术概述1.技术原理风电机组低电压穿越技术是当风力发电系统所接入电网出现各类运行故障、电压跌落现象时，将会实时向所接入电网提供无功功率支撑，以此做到对电网正常运行状态的快速恢复，在短时间内将跌落的电压值调整至安全范围，避免风电机组出现局部或是大规模脱网现象。
根据低电压穿越技术要求可知，在电网电压异常波动时，如若实时电压值、故障发生时间处于风机跳闸区域时，将会对风电机组采取必要的脱网解列措施，避免风电机组受到外部因素影响出现损坏问题。
而在实时电压值、故障发生时间保持在曲线上方区域时，会持续向所接入电网提供无功功率，风电机组将保持并网运行状态。
2.技术标准现阶段，在应用低电压穿越技术时，为取得应有的技术作用，保障风电机组运行安全稳定，必须满足不脱网运行、具备无功支持以及有功恢复使用功能的技术应用标准，具体如下。
（1）不脱网运行。
在风电场运行过程中，如若实时并网点电压值稳定保持在相应电压轮廓线上方区域中，要求风电机组稳定保持为并网运行状态，禁止风电机组出现脱网解列现象。
在电网电压脱落后，风电机组将在一定时间内仍旧保持并网运行状态，提供无功功率补偿，将电网电压值快速提升至额定值。
如若电网电压值在一定时间没有得到有效恢复、处于电压轮廓线下方区域时，将风电机组从电网中切出。
（2）无功支持。
根据技术实际应用情况来看，在出现电网三相电压对称跌落、并网点电压小于额定值90%现象时，都将对所接入电网提供无功电流，起到控制电网稳定运行、快速恢复正常电压值的作用。
直驱永磁风力发电机组在电网故障下低电压穿越能力研究的开题报告
直驱永磁风力发电机组在电网故障下低电压穿越能力研究的开题报告一、研究背景和意义近年来，随着风力发电技术的快速发展，风力发电已成为新能源产业中的重要组成部分。
直驱永磁风力发电机组由于具有体积小、重量轻、效率高等优点，越来越受到人们的关注和青睐。
然而，当电网出现故障导致电压下降时，直驱永磁风力发电机组的低电压穿越能力成为了一个需要解决的问题。
低电压穿越能力是指发电机组在电网故障下电压下降的情况下，仍能保持运行并基本保持额定功率输出的能力。
直驱永磁风力发电机组在电网故障下低电压穿越能力的研究对于提高其运行稳定性、保障电网的安全稳定运行具有重要的意义。
二、研究目的和研究内容本研究旨在通过理论分析和仿真模拟的方法，研究直驱永磁风力发电机组在电网故障下低电压穿越能力，并探讨提高其低电压穿越能力的方法和措施。
具体研究内容包括以下几个方面：1. 对直驱永磁风力发电机组的基本原理和运行过程进行分析和研究。
2. 对电网故障下低电压穿越能力的概念和评价方法进行分析和研究。
3. 基于电气仿真软件，建立直驱永磁风力发电机组低电压穿越能力仿真模型，进行仿真分析和研究。
4. 探讨提高直驱永磁风力发电机组低电压穿越能力的方法和措施，并进行方案设计和仿真分析。
5. 验证方案的有效性和可行性，并对研究结果进行总结和分析。
三、研究方法和技术路线本研究采用理论分析和仿真模拟相结合的方法，具体技术路线如下：1. 理论分析阶段。
通过文献调研和理论分析，深入了解直驱永磁风力发电机组的基本原理和运行过程，并分析其在电网故障下的低电压穿越问题。
2. 仿真模拟阶段。
基于电气仿真软件，建立直驱永磁风力发电机组低电压穿越能力仿真模型，进行仿真分析和研究，探讨提高其低电压穿越能力的方法和措施，并进行方案设计和仿真分析。
3. 结果分析阶段。
对仿真结果进行分析，总结研究结果，提出改进建议，验证方案的有效性和可行性。
四、预期成果和创新点本研究的预期成果包括：1. 掌握直驱永磁风力发电机组在电网故障下低电压穿越问题的基本原理和评价方法。
浅析双馈式风力发电机低电压穿越技术
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低电压穿越技术是指在风力发电系统中，当受到低电压影响时，通过双馈式风力发电机的技术手段，依然可以保持正常运行，并尽可能减小对发电机的影响。
这项技术在提高风力发电机稳定性和可靠性方面具有重要意义。
接下来，我们将对双馈式风力发电机低电压穿越技术进行一定的浅析。
一、双馈式风力发电机简介双馈式风力发电机是目前常见的一种风力发电机结构。
它的主要特点是在转子上设置两套独立的绕组，分别是定子绕组和转子绕组。
传统风力发电机通常采用固定磁极和定子绕组的方式，工作在同步运转模式下。
而双馈式风力发电机通过在转子上设置绕组，实现了外接转子发电机的结构，使得发电机在一定程度上具有了可调节的功率特性，从而提高了风能的利用效率。
二、双馈式风力发电机低电压穿越技术的意义在风力发电系统中，由于风速的不稳定性以及外部环境等因素的影响，往往会出现电网电压下降的情况。
当电网电压下降至发电机的额定电压以下时，传统的固定磁极风力发电机会出现失速现象，无法继续正常发电。
而双馈式风力发电机通过其独特的结构和控制方式，可以相对灵活地应对低电压情况，尽可能减小对发电机的影响，保持正常运行。
三、双馈式风力发电机低电压穿越技术的实现方式1. 转子侧功率控制当发电机所接电网电压下降时，可以通过控制变流器改变转子侧功率的输出，以实现对电网电压的支撑。
变流器可以根据电网电压的变化，调整转子侧的功率输出，保持发电机继续运行。
这种方式可以避免发电机失速，延长发电机的寿命，提高系统的可靠性。
2. 电网电压感应控制另一种方式是通过感应电网电压的变化，实现对发电机的控制。
当电网电压下降时，发电机系统可以通过感应电网电压的变化，调整转子侧功率输出，进而保持系统的稳定运行。
这种方式相对简单，成本较低，适用于一些对控制精度要求不高的场合。
四、双馈式风力发电机低电压穿越技术的优势1. 提高了系统的稳定性和可靠性双馈式风力发电机低电压穿越技术，使得发电机在电网电压下降的情况下仍然可以保持正常运行，大大提高了系统的稳定性和可靠性。
风力发电低电压穿越技术探究
风力发电低电压穿越技术探究摘要：风力发电机组在运行过程中，对于自然因素的依赖性较大，风力的不确定性使得其很容易出现电压跌落的情况，要求技术人员能够借助低电压穿越技术来对电压跌落带来的问题进行解决。
基于此，电力企业应该从电网发展的实际情况出发，对管理策略进行规范，以低电压穿越技术来推动风电事业的发展。
关键词：风力发电;低电压穿越技术;引言风力发电机在正常运行中，极易出现的问题就是电压跌落，如何更好地通过低电压穿越技术去除电压跌落方面的问题，是目前风力发电领域所研究的重点。
结合目前我国所存在的电网并网问题制定有效的管理标准，全面提升低电压穿越测试技术水平，从而更好地促进我国风力发电事业的发展。
1低电压穿越能力概述随着风电接入规模及其对系统的影响日益加剧，世界各国针对风电系统并入电网相继制定了相应的并网导则或规范，其中对风电系统低电压穿越能力的要求一般包括几个方面：需承受的电压跌落范围和不间断运行时间、低电压下需提供的无功支撑能力和响应速度，以及电网电压恢复后风电机组恢复正常功率输出的时间等。
我国国家标准GB/T19963—2011《风电场接入电力系统技术规定》对风电场的低电压穿越也做出了相关要求，即并网点电压跌至20%标称电压、持续时间不超过625ms，或并网点电压跌落后2s内能够恢复到标称电压的90%时，风电机组能够保证不脱网运行。
此外，要求风电场在低电压穿越过程中具有无功支撑能力，即当风电场并网点电压处于标称电压的20%~90%时，自并网点电压跌落时刻开始，风电场提供无功电流的响应时间应不大于75ms、并至少持续550ms的时间，且所提供的无功电流与并网点电压跌落幅度成正比。
另外，在低电压穿越结束后，要求风电机组有功功率自故障清除时刻开始，以至少每秒10%额定功率的变化率快速恢复至故障前的水平。
2低电压穿越中的故障分析及措施2.1变频器过电流的原因及处理2.1.1变频器进入低电压穿越前过电流变频器在电压跌落过程中的产生的过电流，原因有以下2个方面：1）网侧电压开始跌落时，无控整流后的直流母线电压同时开始下降，由于变频器还未闭锁输出，将保持输出功率不变，输出电压降低，引起输出电流增大[15]。
双馈型风力发电机低电压穿越的分析研究
双馈型风力发电机低电压穿越的分析研究摘要：双馈型风力发电机作为风能利用的重要手段之一，其在电力系统中的稳定运行对于实现可持续能源发展具有重要意义。
然而，双馈型风力发电机在面临低电压穿越等异常工况时，容易导致系统不稳定甚至发生故障。
因此，本文针对双馈型风力发电机低电压穿越问题展开深入研究，通过分析低电压穿越现象及其对系统的影响，探讨相应的解决方案，以提高双馈型风力发电机的抗低电压穿越能力和稳定性，为风能发电的可靠接入电力系统提供技术支持。
关键词：双馈型风力发电机；低电压穿越；稳定性；可持续能源；电力系统引言：近年来，全球范围内对于清洁能源的需求日益增长，风力发电作为一种环保、可再生的能源形式，得到了广泛关注和应用。
双馈型风力发电机作为风能发电的一种重要形式，具备转子与电网之间双重馈电能的能力，不仅可以有效利用风能，还能提高系统的稳定性和可靠性。
然而，尽管双馈型风力发电机在许多方面都表现出良好的性能，但在面临低电压穿越等异常情况时，其稳定性和运行安全性仍然是亟需解决的问题。
低电压穿越是指电力系统中出现电压降低的现象，可能由于网络故障、突发负荷变化等原因引起。
在这种情况下，双馈型风力发电机的稳定运行可能受到严重影响，甚至引发系统崩溃，给电力系统带来不稳定因素。
1. 低电压穿越机理分析低电压穿越现象可能是由于电力系统负荷突然增大，或者因为其他部分的故障导致电网电压下降。
对于双馈型风力发电机而言，低电压穿越可能会导致以下问题：1.1 励磁系统失效当电力系统的电压降低到较低水平时，双馈型风力发电机的励磁系统可能会遇到困难，无法在低电压条件下维持适当的励磁水平。
励磁系统通常通过控制励磁电流来维持发电机的磁场，从而产生有功功率。
然而，在低电压情况下，励磁电流可能无法达到足够的水平，导致发电机输出的电能无法满足电网的需求，可能会引发电能供应不足的问题。
这会对电网的稳定性产生负面影响，可能导致电网的电压进一步下降或其它故障。
浅析双馈式风力发电机低电压穿越技术
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目前广泛应用于风力发电场的一种发电机。
其特点是通过转子上
布置的双馈转换器将风能转化为电能。
在发电过程中，双馈转换器可以实现对转子和线路
的双重控制，提高了发电机的效率和可靠性。
在风力发电场中，由于复杂的环境和风能波动的影响，双馈式风力发电机可能会出现
低电压情况。
低电压会导致发电机无法正常工作，影响发电场的稳定运行。
为了解决这个
问题，研究人员提出了低电压穿越技术。
低电压穿越技术是指在低电压情况下，通过改变双馈转换器的运行模式，使发电机能
够继续运行并输出电能。
目前常用的低电压穿越技术主要有两种：定子电流反向控制和转
子电流反向控制。
定子电流反向控制是指在低电压情况下，通过改变双馈转换器中的定子电流方向，使
发电机能够继续工作。
具体来说，当发电机检测到低电压时，控制系统会将定子电流反向，从而改变发电机的工作模式。
这种方法可以在低电压情况下提供一定的电压和功率输出，
但是由于改变了定子电流方向，会增加发电机的损耗和热量。
双馈式风力发电机低电压穿越技术是目前解决发电场低电压问题的有效途径。
不论是
定子电流反向控制还是转子电流反向控制，都可以使发电机在低电压情况下继续运行，并
提供一定的电压和功率输出。
不同的控制方案各有优劣，需要根据具体情况选择合适的技
术方案。
低电压穿越综述
（1）FSIG和DFIG的暂态特性
Байду номын сангаас
（2）同步直驱式风机（PMSG）的电压跌落暂态特性
PMSG定子经变流器与电网相接,发电机和电网不存在 直接耦合。
3.不同类型风机的LVRT实现方法
(1)FSIG的LVRT实现
FSIG在电网电压跌落时最大的问题就是电磁转矩 的衰减使得转速上升。 ①判断故障后快速变桨以改变机械转矩，从而降低转 速; ②安装一个静态无功补偿器，来对各种功率等级无功 进行实时补偿； ③通过采用静态同步补偿器来调节电压，该方法也能 使FISG低电压穿越能力得到提高，而且该方法的补偿 电流不会随着电压的下降而下降。
风电并网低压穿越的相关规定:
2、电网电压跌落时FSIG、PMSG、DFIG的暂态特 性
电压跌落（Voltage Dip）也称电压骤降、电压 下跌或电压凹陷，是供电系统的一种较为突出的电能 质量问题，指电网电压均方根值在短时间突然下降的 事件，电气与电子工程师协会(IEEE),将其定义为下降 到额定值的90%～10%。 • 大电机启动引起的电压跌落 • 电机的再加速引起的电压跌落 • 电网故障引起的电压跌落
（3） DFIG的LVRT实现
①基于双馈风机定子电压动态补偿的控制策略
Lm Ls Lr L2 m r s I r s ( Ls1 Lr1 ) I r Ls Ls
②定子侧方法
定子侧加电阻阵列
电网侧串联变换器
③直流母线上方法
（a）直流 Crowbar
(b)带 UPS 的直流Crowbar
1、低电压穿越技术的定义 2、FSIG、PMSG、DFIG在电网电压跌落时的 暂态特性 3、不同类型风机的LVRT实现方法
1、低电压穿越技术
低电压穿越技术
低电压穿越技术一、低电压穿越技术概述随着风力发电在电网中所占比例的增加，电网公司要求风力发电系统需像传统发电系统一样，在电网发生故障时具有继续并网运行的能力。
电网发生故障引起电压跌落会给风力发电机组带来一系列暂态过程（如转速升高、过电压和过电流等），当风力发电在电网中占有较大比例时，机组的解列会增加系统恢复难度，甚至使故障恶化。
因此目前新的电网规则要求当电网发生短路故障时风力发电机组能够保持并网，甚至能够向电网提供一定的无功功率支持，直到电网恢复正常，这个过程被称为风力发电机组“穿越”了这个低电压时间（区域），即低电压穿越（Low Voltage Ride Through，LVRT）。
1.风力发电机组故障穿越并网要求各国相继提出了越来越严格的故障穿越标准，要求机组在电网故障情况下能够按照标准规定的时间继续并网运行。
图4-26为德国、英国、美国和丹麦4国故障穿越标准中电网电压跌落程度与风电机组需持续并网运行的时间的规定。
图4-26 各国故障穿越标准各国制定的故障穿越标准中，除包含图4-26所示的并网时间要求外，一般都包含以下4个方面的规定：（1）公共耦合点的电网电压有效值的跌落程度与要求机组继续并网运行时间长短的关系。
（2）电网线电压有效值的跌落程度与输出无功功率的关系。
（3）故障切除后，有功功率的恢复速率。
（4）频率的波动与输出有功功率的关系。
我国国家电网公司制定了风力发电机组低电压穿越标准。
标准规定：风电场内的风电机组具有在并网点电压跌至20%额定电压时能保持并网运行625ms的低电压穿越能力，如图4-27所示。
风电场并网点电压在发生跌落2s内能够恢复到额定电压90%时，风电场内的风电机组能够保持不脱网运行。
2.关于双馈风力发电机的低电压穿越的特殊性图4-27 中国的低电压穿越标准与其他机型相比，双馈异步风力发电机在电压跌落期间面临的威胁最大。
电压跌落出现的暂态转子过电流、过电压会损坏电力电子器件，而电磁转矩的衰减也会导致转速的上升。
风力发电机组的低压穿越能力探讨
工业技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald108在风力发电发展的初级阶段，电网中的风电功率很小，因此不需要参与电力系统的控制系统。
当电网侧发生故障时，由于风电场本身的暂态电压稳定性无法保证，通常采用风力发电机，以保证风电场和电网的安全。
在风力发电的发展中，风力发电在电网中的比例迅速增加。
因此，满足电网稳定要求的同时，避免供电中断已成为风电行业面临的主要问题。
2003，德国电力工业巨头E.ON Net z公司发布了一个强制性的风电并网的要求。
一旦电网需要一个故障，风电场必须保持在电网运行中的电网电压恢复。
在同一时间，风力发电机组能够支持电网电压。
1 关于低电压穿越的现有标准情况风力发电机组必须符合一定的标准，以连接到电网。
这些标准通常是由电力系统运营商制定的。
更重要的标准之一是低电压穿越。
低电压穿越是电力传输系统故障时的情况，而不是变电站的情况。
不同国家的低电压穿越能力不同。
此外，故障清除时间的要求是不一样的。
1.1 2003版网络公司E.O N 标准2003年初，德国utility & transmission operator-E.ON发布的一个风力发电机的要求是连接110kV甚至更高电压等级。
该标准规定，由于三相短路和电网电压的150ms网络的电压降不能恢复到80%的额定电压。
排除故障后，必须立即输出有功功率，至少20%的额定功率。
除了上面提到的要求功率的增长率，20 ms内发电机必须被发送到支持电网故障后确认（电网电压下降1%，2%的无功功率）。
这一要求是没有充分发展的，它被假定的故障的交叉是最严重的情况，从电网稳定的角度来看，是相对称故障。
1.2 2006版E.O N N etz G m b H 标准在2005年德国电力系统运营商，研究风力发电机组制造商和德国风电系统的稳定性，操作和电网扩展的进一步发展的几个研究机构进行了更详细的研究。
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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
重点。
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