双馈异步风力发电机并网运行中的相关问题探究

双馈异步风力发电机并网运行中的相关问题探究
摘要：我国为节约电力系统运行期间的消耗能源量，促进电力企业的长久发展，大力推进新能源发电的开发，风力发电就是现阶段应用非常广泛的新能源发电系统，双馈异步风力发电机是风力发电系统主要的结构之一。

在并网运行过程中有
电压电流不稳定、三相不平衡等问题，影响了风力发电质量，本文主要对双馈异
步风电发电机并网运行当中存在的问题和解决策略进行探究。

关键词：双馈异步；风力发电机；并网运行；相关问题
在经济发展中，人们生活、生产都离不开电力供应，电力需求量不断增加。

因而人们加大了对发电新能源的研发力度，其中风力就是发电的新能源之一，风
能源属于可再生能源，可以充分满足电力发展的环保节能理念，但是我国风力发
电系统运行的过程中还存在一些问题，特别是双馈异步风力发电机并网运行中的
问题尤为明显，需要对其进行进一步的研究。

一、风力发电系统主要特点
我国近些年对风力发电系统进行深入的研究，风力发电系统的运行效果得到
了有效的优化，在风力发电系统当中主要是由两部分组成，一部分是风力接收转
换系统，然后经过发电机与电力运输系统进行连接，完成电力供应传输的过程，
其中最重要的结构就是发电机，在风力发电系统当中主要有两种发电机的应用是
比较广泛的，分别是垂直轴风力机和水平轴风力机，这两种发电机运行的效果相比，水平轴风力机的运行质量和效果较好。

风力发电系统就是将自然界的风力进
行吸收，从而转化为电能，风能源在自然界当中是用之不竭的，而且风能源的分
布范围较广，最重要的是风能源利用不会对环境造成污染，是非常环保高效的电
力能源。

二、双馈异步风电发电机并网运行当中存在的问题
我国风力发电系统运行的经验还是处于不成熟的阶段，双馈异步风电发电机
并网的运行期间会出现多种问题，影响风力发电的稳定性，为促进我国风力发电
系统的高效运行和技术提升，需要对其中存在的问题进行详细的分析，从而采取
相应的措施进行解决，提高风力发电系统运行的可靠性。

下面对双馈异步风电发
电机并网运行当中存在的问题进行具体分析。

1.电力运输网络电压容易出现不稳定的状态
在风力发电双馈异步风电发电机并网运行当中电力输出网络的电压经常会出
现极端不稳定的状态，在进行电力运输的过程中，如果出现电压不稳定的状况就
会引发出多种运行问题，如在电力运输的过程中系统的某一部分出现了运行不稳
定的状态，就会连带的导致系统整体的电压不均衡，其他位置的电压会出现跌落
或剧增的现象，电网运输的功率就会有剩余，超出电网运行的额定功率，风力发
电系统当中的设备和电线就会有出现损坏故障的现象，从而使风力发电的稳定性
和安全性降低。

2.三相不平衡问题
三相电网发生短路会造成DFIG机端产生三相电压不均衡。

可采用负序电压和正序电压比值作为衡量电网平衡水平，根据国家电网质量标准判定指出，电网电
压允许长时间存在着2%的稳态不平衡状态。

电网电压不平衡会引起输入的GSC
三相交流电的出现极不平衡状态，造成了输向电网无功率、有功与直流环节电压
中存在着二倍电网频率波动。

直流电压的二倍频波不仅会引起转子励磁电流谐波
而且还会引起RSC控制的准确度。

三相不平衡问题是风力电网当中比较常见的问
题之一，这种问题如果频繁发生将会影响风力发电系统设备的使用寿命，尤其是
三相电流输出的设备，高质量电力供应最重要的一点要求就是要保证电网内部运
行的稳定性，因而对三项不平衡问题进行改善是非常重要的问题。

三、双馈异步风电发电机并网运行中相关问题解决策略
在上文中，笔者对风力发电双馈异步风电发电机并网运行中的相关问题进行
了详细的分析，这些问题的存在严重抑制了我国风力发电技术的发展，必须要针
对其问题采取有效的解决策略，从而打破我国风力发电系统发展的瓶颈状态。

下
面对其问题的解决策略进行说明。

1.空载并网
可以将风电系统双馈异步风力发电机并网运行的模式进行调整，将并网模式
转换成空载并网的模式，这种并网模式在进行电力运输的过程中，流程比较简单，主要是定子的运动状态控制较为便捷，当风力发电系统的输出电压并未进入电网
线路的阶段，定子是不会与电网的运行产生关联的，只有当发电系统的输出电压
真正进入到电网系统时，并网发电的模式才会形成，从而实行空载并网运行。

这
样一来就有效解决了电压不稳定的问题，而且空载并网的运行模式可以保证定子
的电压和整个电网的电压值保持统一模式，从而促进电网运行可靠性的提升。

2.负载并网
负载并网模式运行与空载并网模式运行有很多的相似之处，但是也有很大的
不同。

负载并网模式是带着负载的情况进行运行的，三相电网在双馈异步风力发
电机当中应用非常常见，负载并网在三相电网当中运用，是只有在电网电压值均
达到并网的条件时，才会启动负载并网的模式运行，并且负载并网运行期间电流
和电压流动的情况均无较大的波动，都可以保持相对平稳的状态进行长期的运行。

3.变换器控制策略
在双馈异步风力发电机当中一个重要的组成结构就是变换器，变换器是根据
风力发电机并网运行的不同状态，进行切换，帮助发电机电网形成交流电或直流
电的运行模式，变换器切换主要是依据DFIG运行状态的不同而进行的，如果是
超同步运行，变换器就会切换成直流状态，如果是亚同步运行，变换器就会切换
成交流状态。

但是现有的变换器在进行状态切换时，无论哪种状态都会导致电压
有下降或上升的情况出现，这样一来电网运行的稳定性会受到影响，想要改善这
种情况，可以在电网电压定向矢量控制下使侧变换器的工作处于整流状态，因而
定子磁链定向矢量控制可实现对侧变换器和电网电压定向矢量控制下的网侧变换
器的共同作用，两个变换器工作状态随着DFIG转速的改变而自动切换到适合的
运行状态，具体运行模式如下图1所示。

图1 DFIG定子绕组接法
结语：风力发电工程是我国重点关注的工程之一，风力发电系统运行质量和
效率的提升，对我国电力企业长期发展有重要的作用，其中双馈异步风电发电机
并网运行中存在的问题，一直都是风力发电研究人员在研究的重点，要采取有效
的解决方法才能促进风力发电电网运行的可靠性，从而保证风力发电系统的稳定
运行。

参考文献：
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