风力发电低电压穿越技术综述

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风力发电低电压穿越技术综述

风力发电低电压穿越技术综述¹张　兴1,张龙云1,杨淑英1,余　勇2,曹仁贤2(1.合肥工业大学电气工程学院,合肥230009; 2.合肥阳光电源有限公司,合肥230088)摘要:近年来风力发电占供电比重增长迅速。

在电网出现故障导致电压跌落后,风力机组如果纷纷解列会带来系统暂态不稳定,并可能造成局部甚至是系统全面瘫痪,故人们开始关注风机并网并相应提出了低电压穿越(LV R T)要求。

文中详细分析了定速异步风机(F SIG)、同步直驱式风机(P M SG)和双馈式风机(D FIG)三种主要机型在电网电压跌落时的暂态特性,并综述了国内外提出的主要L V RT方案。

重点分析了最难实现穿越的双馈风机的LV RT方案。

关键词:风力发电;电压跌落;低电压穿越;定速异步机;同步直驱;双馈风机;撬棒中图分类号:T M614 文献标志码:A 文章编号:1003-8930(2008)02-0001-08Low Voltage Ride-through Technologiesin Wind Turbine GenerationZHANG Xing1,ZHANG Long-yun1,YANG Shu-ying1,YU Yong2,CAO Ren-x ian2(1.Schoo l of Electr ical Engineering,Hefei Univ er sityof technolo gy,Hefei230009,China;2.Hefei Sungrow Pow er Supply Ltd.,Hefei230088,China)Abstract:In recent y ears,the pr opor tio n o f the w ind po wer in the gr id is incr easing r apidly.When the g r ids faults r esults in v oltag e decline,the w idespr ead tr ipping of w ind g ener ato rs co uld lead to transient instabilities and local o r ov erall blacko ut s.So it is concerned that the wind t ur bines mer ge into the gr id,and the request of the low v oltage ride thro ugh(L V RT)ability is pr oposed.T his paper analy sises the t ransient responses of thr ee w idely used w ind tur bine,including fix ed speed inductio n g ener ato r(F SIG),per manent magnetic synchro nous g ener ato r(PM SG)and do ubly-fed inductio n g ener ato r(DF IG),and summar izes t he L V RT metho ds ado pted home and abr oad.T he L V RT metho ds of DF IG ar e mainly discussed,w hich is m ust difficalt.Key words:w ind tur bine gener atio n;voltag e dip(sag);low v oltag e r ide thr ough(L VR T);fixed speed induction g ener ato r(FSI G);permanent magnetic synchro no us g ener ato r(PM SG);doubly-fed inductio n g ener ato r(DF IG);cr ow ba r 当今世界风电市场发展迅猛,风电场装机容量逐年上升,尤其是在欧美的一些发达国家,风力发电所占电网供电比例已经非常高,如丹麦已超过20%。

双馈型风力发电系统低电压穿越技术综述

ＤＦＩｂａｅｎｆｒｙｕｍｍａｚｄ．ｎｈｅｅＧｓｄｗｉｄａｍａｅｓｉｒｅＩｔｎｄ，ｈｕｒｈｅｔｅｆｔｒＬＶＲＴｓｕｓａｅｉｃｓｅｉｓｅｒｄｓｕｓｄ．
Ｋｅｗｏｄｗｎｏｒｇｎｒｔｎ；ｄｕｌ —ｅｎｕｔｎｇｎｒｔｒｒｄｖｌｇａ；ｌｗｖｌｇｉｅｔｒｕｈｙｒｓ：ｉｄｐｗｅｅｅａｉｏｏｂｙｆｄｉｄｃｉｅｅａｏ；ｇｉｏｔｅｓｇｏｏｔｅｒｄｈｏｇｏａａ
ＹＡＮＧｎｇ．ＺＨｉ，ｓｇｕｎｖｒｔ，ｅｉ００４，ＣｉａＤｐｒｅｔｆＡｔｔｎＴｉｈａＵｉｅｉＢｒｎ１０８ｔｏｍｏｎｓｙｇｈｎ）
Ａｓｒｃ：ｓｔａａｉｆｄｕｌ— ｄｉｕｔｎｇｎｒｔｒＤＩｂｔｔＡｈｃｐｃｙｏｏｂｆｎｃｉｅｅａｏ（ＦＧ）ｂｓｄｌｇｉｄｆｒｓｋｅｎｒａｉｇｔｅｐｎａｅｔｙｅｄｏａｅａｅｗｎａｍｅｐｉｃｅｓ，ｅ－ｒｎｈ
第４５巷第８期
２１年８月０１
电力电子技术
ＰｗｒＥｌｃｒｎｃｏｅｅｔｉｓｏ
Ｖ０．５．Ｎｏ８１４．
Ａｕｕｔ２１ｇｓ０１
双馈型风力发电系统低电压穿越技术综述
杨耕，郑重
（华大学，清自动化系，北京１０８）００４
了电网电压骤降故障下ＤＩ的瞬态特性及其ＬＲ技术的难点；系统总结和评价国内外现有ＤＩ系统的ＦＧＶＴ在ＦＧＬＲＶＴ技术的同时．后对ＬＲ最ＶＴ技术未来的发展方向进行了展望。

双馈式风力发电机低电压穿越技术分析

双馈式风力发电机低电压穿越技术分析发布时间：2021-05-28T01:03:01.378Z 来源：《中国电业》（发电）》2021年第4期作者：严明1 王兴国2 贾鹏飞2 [导读] 风力发电是在我国新能源战略下开发与应用的新型发电模式，成为全球发展速度最快的清洁能源，也促使双馈式发电机成为应用最广的，集变速运行与變流器容量小优点为—体的风力发电设备。

1.中广核新能源投资（深圳）有限公司内蒙古分公司内蒙呼和浩特 0100001；2.中节能（内蒙古）风力发电有限公司内蒙古乌兰察布 0120002摘要：风力发电是在我国新能源战略下开发与应用的新型发电模式，成为全球发展速度最快的清洁能源，也促使双馈式发电机成为应用最广的，集变速运行与變流器容量小优点为—体的风力发电设备。

过去应用的保护设备要求与电网解列，失去电网的支撑作用，容易出现严重的连锁反应，基于此，当电网、电压跌落时风电场需维持一定时间，确保电网连接不发生解列，这一要求即为低电压穿越（LvRT）双馈式分离发电机因结构特征，存在诸多难点，比如，控制策略需满足不同机组、不同参数适应性，故障期间转子侧冲击电流与直流母线过电压均要在可承受范围内等。

本文将对双馈感应发电机模型进行分析，提出技术应用策略。

关键词：双馈感应发电机；风力发电；低电压穿越技术目前，变速恒频式风力发电机，尤其是双馈式风力发电机在应对电网故障能力方面存在较大缺陷。

电网发生故障容易导致风力发电机端电压跌落，造成发电机定子电流增加。

由于转子与定子之间的强耦合，快速增加的定子电流会导致转子电流急剧上升。

另外，由于风力机调节速度较慢，故障前期风力机吸收的风能不会明显减少，而发电机组由于机端电压降低.不能正常向电网输送电能，即有一部分能量无法输人电网，这些能量由系统内部消化，将导致电容充电、直流电压快速升高、电机转子加速、电磁转矩突变等一系列问题。

上述问题容易导致系统元器件的损坏。

针对此问题，目前国外许多电网运营商对风电场提出了强制性要求；电网电压跌落时，风电场须维持一定时间与电网连接而不解列，甚至要求风电场在此过程中能提供无功以支持电网电压的恢复。

风力发电系统的低电压穿越技术综述

ＲｅｖｉｅｗｏｆＬｏｗＶｏｌｔａｇｅＲｉｄｅＴｈｒｏｕｇｈＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｉｎＷｉｎｄＴｕｒｂｉｎｅＧｅｎｅｒａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ
ｔｈｅｓ，ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｒｅｓｕｌｔｓｔａｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄ，ｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｃｈｎｉｃａｌｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｉｒｓｔｉｃｓｏｆＬＶＲＴｗｅｒｅｃｌａｓｓｉｆｉｅｄ．ＰｒｏｖｉｄｅａｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｓｕｂｊｅｃｔｏｆＬＶＲＴｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ。
程，在对当前国内外研究成果进行分析和归纳基础上，总结了实现低电压穿越的不同技术原理和特点，为风力
发电系统的低电压穿越技术的研究与应用提供参考。
关键词：风电并网；电网电压跌落；低电压穿越中图分类号：ＴＭ４６；ＴＭ６１４文献标识码：Ａ
１引言
风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。其蕴藏量丰富，分布面广，开发利用潜力巨大。截止到２０１０年，全球风电累计装机容量达到１９９．５ＧＷ，新增装机容量３９．４ＧＷ，我国装机总量也已达到４４．７３ＧＷ，居世界首位。

直驱风力发电机组低电压穿越实现方案综述

２．ＳｔａｔｅＧｒｉｄＸｉｎｙｕａｎＺｈａｎｇｐａｋｏｕＷｉｎｄａｎｄＳｏｌａｒＰｏｗｅｒＳｔｏｒａｇｅ
ＤｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎＳｔａｔｉｏｎＣｏ．Ｌｔｄ．，Ｚｈａｎｇｊｉａｋｏｕ０７５００２，Ｃｈｉｎａ；３．ＮｏＡｈＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅＣｏ．Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００４５，Ｃｈｉｎａ）
ｆｏｒＤｉｒｅｃｔ。ｄｒｉｖｅＷｉｎｄＴｕｒｂｉｎｅｓ
ＦｅｎｇＣｈｅｎ，ＷａｎｇＰｉｎｇ，ＬｉｕＨｕｉ，ＴｉａｎＴａｏ

（１．ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０２２０６，Ｃｈｉｎａ；
Ｎｏ．９２０１３
华北电力技术
ＮＯＲＴＨＣＨＩＮＡＥＬＥＣＴＲＩＣＰＯＷＥＲ
５９
・
综述・
直驱风力发电机组低电压穿越实现方案综述
冯晨，王平，刘辉，田涛
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｌｏｗｖｏｌｔａｇｅｒｉｄｅｔｈｒｏｕｇｈｃａｐａｂｉｌｉｔｙｏｆｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅｓｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｓｏｌｕｔｉｏｎｔｏｇｒｉｄｆａｕｌｔ．Ｔｈｅｒｅｌｅｖａｎｔｄｏｃｕｍｅｎｔｓｈａｖｅｍａｄｅｓｔｒｉｃｔｄｅｍａｎｄｓｔｏｗｉｎｄｆａｒｍ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｓａｎｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｗｏｒｌｄｗｉｄｅｌｏｗｖｏｌｔａｇｅｒｉｄｅｔｈｒｏｕｇｈｄｅｍａｎｄｓ，ａｎａｎａｌｙｓｉｓｆｏｒｔｈｅｌｏｗｖｏｌｔａｇｅｒｉｄｅｔｈｒｏｕｇｈｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｓｉｎｔｅｒｍｓｏｆｅｌｉｍｉｎａｔｉｎｇｔｈｅ“ ｐｏｗｅｒｉｍｂａｌａｎｃｅ ”ａｎｄ “ｃｕｒｒｅｎｔｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ，ｖｏｌｔａｇｅｌｕｆｃｔｕａｔｉｏｎ”，ａｎｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｆｏｒｔｈｅｖａｒｉｏｕｓｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｓ．Ｕｌｔｉｍａｔｅｌｙ，ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｄｉｒｅｃｔｉｏｎｉｓｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｉｒｅｃｔ — ｄｒｉｖｅｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅｓ；ｌｏｗｖｏｌｔａｇｅｒｉｄｅｔｈｒｏｕｇｈ；ｐｏｗｅｒｉｍｂａｌａｎｃｅ；ｃｕｒｒｅｎｔｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ；ｖｏｌｔａｇｅｌｆｕｃｔｕａ —

基于VSC_HVDC的风电系统低电压穿越技术综述_章心因

1,2
2
1
1
ZHANG Xin-yin , WU Zai-jun , HAO Si-peng , CHENG Gui-lin
（1. Nanjing Institute of Technology, Nanjing 211167, China.
2. School of Electrical Engineering, Southeast University, Nanjing 210096, China）
图3 PMSG的两种LVRT方案 Fig.3 Two LVRT implementations in PMSG 对于DFIG机组，按硬件电路装设的位置可分为定子侧、直流母线、转子侧三种。文献［11］在电网侧串联变流器，相当于一台动态电压恢复器，具有优良的LVRT能力；文献［12］在DFIG 定子与电网之间接了一组并联双向交流开关的电阻阵列，通过调节整个装置的等效阻抗保证机端电压。文献［13］提出短暂中断的概念，但解列期间不利于电网的稳定。文献［14］对其进行了改进，在定子切除期间，保持励磁变流器与电网连接，向电网提供无功。该方法可以避免电网电压骤降对DFIG的冲击，但并非真正意义上的不脱网运行，对电网恢复的作用有限。转子侧的常用方法是采用撬棒电路保护励磁变
0引言随着风电比重快速增加，对电网的影响也越来越
大，电力系统对风电机组并网提出了类似常规发电机组的技术要求。尤其在风电穿透功率较高的情况下，电网故障时不能采取简单的保护式解列方案，而是要求风电机组具备一定的故障穿越能力，以维护电网稳定。
VSC-HVDC是一种新型直流输电技术，风电场通过VSC-HVDC系统并网，电压稳定、电能质量和穿透功率都能得到显著提高。尤其在我国风电急速发展遭遇“输电瓶颈”的地区，采用该输电方式解决远距离大

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。

风力发电低电压穿越技术综述

风力发电低电压穿越技术综述摘要：改革开放以来我国经济快速发展，电力的需求也越来越大，多种发电技术百花绽放，但老旧的燃煤发电环境污染问题依然有待改善，核电的发展受诸多地理因素的限制，随着近期国家提出“碳中和”目标，新能源电力得到了快速的发展，风力发电的占比程度也逐步提升，与此同时也给电网的稳定运行带来很大的挑战。

由于目前低电压穿越能力已经成为风力发电的重要技术，如果瞬间发生电压低落，能够很好地防止风力发电机出现脱网情况。

本文笔者主要针对风力发电低电压穿越技术进行分析，分析电压跌落对风力发电产生的影响，并提出实现风力发电低电压穿越技术的有效方案。

关键词：风力发电；低电压穿越技术目前我国在风力发电的过程中，偶尔会出现电压跌落的情况，如果出现这样的问题，就可以通过低电压穿越技术，可以为电网提供无功功率，从而保证电网快速恢复运行。

因此，为了更好地保证电网的稳定运行，低电压穿越技术就成为了目前我国保证电网稳定运行重点工作。

同时，我国针对当前电网的发展趋势出台多项新的要求和规范，这就需要低电压穿越技术也要不断的更新，从而满足电网发展的需求。

1.风力发电机种类分析1.1定速异步发电机在风力发电机中定速异步发电机就是将电网与发电机定子直接链接，当出现电压跌落情况时，发电机定子电压就会出现异常下降情况，同时也会造成发电机定子的磁链出现直流现象，如果定子磁链出现故障就会导致发电机出现励磁分量。

这时候的发电机处在高速运转下就会产生转速差，转速差越大转子电流也会越大，造成转子电流异常增加。

1.2双馈异步发电机由于异步发电机和双馈异步发电机的链接原理基本相同，都是需要与电网进行连接，因此双馈异步电动机也会产生电压跌落问题，但是，与定速异步发电机不同的是，双馈异步电动机的转子侧方是需要连接变流器的，当转子运行时就会产生暂态电流，这种电流对发电机的影响很大，很容易影响发电机的使用寿命。

当发电机出现电压跌落时，就会造成变流器损坏，对电网也会有很大的影响，影响电力发电的稳定运行。

风力发电低电压穿越技术综述

风力发电低电压穿越技术综述王文龙王磊内蒙古阿拉善银星风力发电有限公司宁夏回族自治区银川市 750001摘要：随着电力科技的不断发展，人类对于可再生能源的不断探索，风能发电已是大势所趋，风能电力在国家电网供电中呈逐年上升趋势，发电技术会不断取得更高的突破。

在风力发电技术的核心方面，低压穿越始终影响着风电供应的全过程，由于目前风电电网故障恢复能力还处于研究阶段，风电机感应穿越的理论基础也不够成熟，因此，在通过对电压采取降压处理的方法下，对于低压穿越的研究是一个新型课题。

关键词：风力发电；低电压；穿越技术中图分类号:TM614 文献标识码:A 文章编号:1 导言随着工业化的进程加快，能源问题日趋尖锐化，世界各国都在开发新的可再生能源，利用风力发电也在全球范围内日趋盛行。

风能资源在我国可再生能源的研究领域具有非常广泛的应用空间。

风力发电机组穿越功率随着科技的进步而不断扩大，低电压穿越是风力电网中的重要技术，我国的风力电网系统的快速发展对低电压穿越技术提出了新的要求和挑战。

2 风机低电压穿越功能的基本原理发电机转子电阻非常小，电网故障，双馈发电机稳态运行的情况下。

忽略转子电阻的影响，并持续很短的时间分析。

可假设暂态过程中转速不变。

稳态运行时，其磁链表达式为：Ψ8=L8i8+L m i rΨr=L m i8+L r i r（1）式中：i8i r、Ψ8、Ψr分别为定、转子电流和磁链；L8、i r分别为定、转子电感；Lm为电机励磁电感。

根据双馈电机的电感特性，在故障前后，定子之交的变化是持续的。

当系统发生短路故障，增幅在双馈电机定子电流，定子电压和磁通转储。

在转子侧大电流，振幅高达3倍的额定电流值。

如果它不能有效地抑制这种瞬态电流。

则与转子相连的变流器就会因过电流而退出运行。

使风力涡轮机无法控制励磁电流和失去控制的电磁转矩，在很短的时间内迅速增加的风力发电机组的速度。

当转速达到一定极限值时风力涡轮机将操作，从而严重影响电网的稳定运行。

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。

双馈风力发电机低电压穿越技术综述

hina C Plant
得到的换流换器的直流侧电流的方程为：
dudc = idcs − idcr （3） dt 式中： udc 表示直流母线的电压；C 表示直流母线 C
子侧的 PWM 变换器的保护，之后双馈电机以类似鼠笼式的异步发电机的运行转台从电网中获得部分的无功功率，一旦转子的电流正常时，IGBT 则关闭保护电路，双馈电机重新回到正常状态中。（3）有旁路电阻的 Crowbar 电路（如图 1 所示）出现电压跌落时，可以为该期间将会提供通路，以解决可能会出现的大电流的情况。用这样的电路，在电压跌落与恢复的时候，可以保持转子与转子侧变流器保持正常的连接，消除故障之后只需要切除旁路电阻便可以迅速使系统恢复正常的运行，旁路电阻可以有效限制转子侧大电流又可以避免过电压。
（2）
式中： u gd 、 u gq 表示电网电压的直轴、交轴分量； ud 、 uq 表示网侧换流器电压的直轴、交轴分量； id 、 iq 表示网侧换流器电流的直轴、交轴分量； ωs 表示同步角速度；p 表示微分。
152
中国设备工程 2017.08 ( 上 )
中国设备 Engineering 工程
的电容； idcs 表示网侧换流器的直流电流； idcr 表示机侧换流器的直流电流。若忽略换流器的损耗则有：
3 3 = udc idc = u gd id mu gd id （4） 2 4 2 式中：m 表示网侧换流器的调的制的系数。
由 (3)、(4) 式可以得到：
du 3 = C dc mid − idcr （5） dt 4 2 由 (2)、(5) 与机端电压—无功电流变换控制方程，
可以得到网侧换流器的控制方程：
K il u gd = ( K ip + s )(idref − id ) − ωs Lg iq + ud u = ( K + K il )(i − i ) − ω L i + u ip qref q s g d q gq s （6） K ul i =+ − ( )( ) K u u up dcref dc dref s K iqref = ( K sp + sl )(uref − us ) s K 式中： ip 表示电流内环的比例调节的额增益； K il

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。

风力发电低电压穿越技术

风力发电低电压穿越技术发表时间：2019-09-11T09:26:18.627Z 来源：《中国电业》2019年第10期作者：孟立强[导读] 从分析风机电压跌落暂态现象种类出发，结合电压跌落对风电系统的影响，提出低电压穿越的几种方案。

新疆龙源风力发电有限公司新疆乌鲁木齐 830000摘要：科技在不断的发展，社会在不断的进步，风电网络的容量占比也随之加大，电力系统安全性面临着严峻的考验，而低电压穿越技术则是实现风电并网的重要因素，当电网出现故障引起电压跌落时，低电压穿越技术能够阻止风力发电机出现脱网运行情况，同时，为电网供给无功功率，使电网快速恢复正常运行状态，安全地度过低电压的时间。

本文从分析风机电压跌落暂态现象种类出发，结合电压跌落对风电系统的影响，提出低电压穿越的几种方案。

关键词：风力发电；电压跌落；低电压穿越引言随着能源日益枯竭，环境不断恶化，风能作为一种高效清洁无污染的新能源逐渐引起人们的重视，已成为致力于可再生能源利用国家面对能源危机的共同选择，经过近年的飞速发展，已成为我国三大能源之一，风力发电技术也随之得到迅猛发展。

我国幅员辽阔，陆疆总长2万多公里，海岸线1.8万多公里，是一个风力资源丰富的国家。

近年来，我国的风电产业发展迅速，截至2013年底我国风电新增装机容量16088.7MW，同比增长24.1%；累计装机容量91412.89MW，同比增长21.4%，新增装机和累计装机两项数据均居世界前列。

大规模风电场并网将会对原有电网的功率传输方向、电网电压、频率、系统稳定性、谐波污染、线路损耗和保护装置等产生不利影响，提高风电穿透功率、开展风功率预测、研究低电压穿越和动态无功补偿等技术将会对解决上述问题产生积极作用。

基于风能随机性和波动性的特点，加之风电装机容量占电网总容量比例较大时会对电网安全运行产生不利影响，合理协调分配风电场与原有电源之间的出力关系，减小风电场并网对输电网的冲击，使其能向常规电源发展将是构建统一坚强智能电网和分布式电源发电的重要组成部分。

风力发电机低电压穿越原理

风力发电机低电压穿越原理
风力发电机低电压穿越（LVRT）的原理主要是在电网发生故障或电压跌落时，风力发电机组能够保持并网状态，并向电网提供无功功率，从而支持电网恢复正常运行。

具体来说，当电网发生故障或电压跌落时，风力发电机组通过控制策略，能够快速检测到电网的状态变化，并实时向电网提供无功功率支撑。

这样做的目的是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。

风力发电机组低电压穿越的实现依赖于先进的控制系统和算法，能够快速响应电网的故障或电压跌落，并进行相应的控制和调节。

同时，还需要保证风电机组的机械和电气系统在低电压穿越过程中的安全和稳定性。

以上内容仅供参考，如需更多信息，建议查阅相关文献或咨询风力发电领域专家。

直驱型永磁风力发电系统低电压穿越技术研究

3、转速调节：直驱永磁风力发电系统的转速直接影响着系统的效率和稳定性。通过采用转速调节技术，可以在不同的风速条件下，实现对系统转速的精确控制，以保证系统的稳定性和高效性。
实验结果与分析
为验证上述并网技术方案的有效性，我们进行了一系列实验研究。实验结果表明，采用电压电流谐波分析技术可以将谐波含量降低到国家标准以下，功率因数控制技术能够将功率因数控制在0.95以上，转速调节技术可以实现在不同风速条件下的稳定运行。但是，实验中也发现了一些问题和不足之处，例如控制系统可能会出现轻微的延时现象，需要进一步优化控制算法以提高系统的响应速度。
针对储能型永磁直驱风力发电系统的并网运行控制问题，提出一种基于卡尔曼滤波的并网运行控制算法。该算法利用卡尔曼滤波原理对风速、转速等系统参数进行估计，结合并网电压和电流的调节，实现系统的优化控制。算法的实现流程如下：
1、初始化卡尔曼滤波器，设定初始值和滤波器参数。
2、采集系统运行参数，包括风速、转速、电压、电流等。
然而仍存在一些不足之处需要改进和完善，比如如何进一步提高控制精度和适应不同类型的电网故障等问题。未来的研究方向可以包括进一步优化控制算法、加强实验设计和数据分析能力、开展更加丰富的实验验证等。同时随着新能源技术的不断发展，直驱型永磁风力发电系统的低电压穿越技术将面临更多的挑战和机遇，需要不断深入研究和发展创新。
结论与展望
本次演示对直驱永磁风力发电系统并网技术进行了深入研究，通过实验验证了所采用的并网技术方案的有效性。结果表明，采用电压电流谐波分析、功率因数控制和转速调节等技术可以有效地提高直驱永磁风力发电系统的性能和质量。仍存在一些问题和不足之处，需要进一步加以解决和改进。
展望未来，直驱永磁风力发电系统并网技术的研究和应用前景仍然广阔。随着技术的不断进步和优化，该系统的性能将得到进一步提高，成本也将逐渐降低，将更加适合大规模推广和应用。随着电网智能化的发展，直驱永磁风力发电系统并网技术将与智能电网技术相结合，实现更加高效、可靠、灵活的运行和管理。因此，未来的研究方向将主要集中在并网技术的进一步优化、智能电网下的直驱永磁风力发电系统运行与管理等方面。

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。

直驱风力发电系统低电压穿越技术

ｉｈｏｇ（ＶＲ）ｐｏｒｍｒｐｓｄｗｉｈｂｓｄｏｒｗａｎｏｄｎｉｉａｄＳＡＣＭｏｅａｏｔｔｙｒｅｔｒｕｈＬＴｒｇａｉｐｏｏｅｈｃａｅｎＣｏｂｒｕｌａｉｇｃｒｕｎＴＴＯｐｒｔｎｓａｇｄｓｃｔｉｒｅ
３直驱系统整机实验结果及分析
实验条件：在机侧，动机额定参数Ａ８／原Ｃ３０Ｖ５ｋ，磁电机额定参数３０Ｖ５ｋ，轮箱变Ｗ永８／Ｗ齿比７５１转子磁链ｑ＝．Ｗｂ在网侧，入电压．：，ｔ３５；输ＡＣ３０Ｖ５，８／０Ｈｚ自耦调压器输出Ａ８５ｋ。Ｃ３０Ｗ１Ｗ
电网电压，助电网电压快速恢复。帮典型的直流电压Ｃｏｂｒ电路如图１示。ｒｗａ所该
于直驱风力发电系统无需高速齿轮组。其运行效率高．电网冲击小，此引起了国内外的广泛关对因注。尤其是发电机通过全功率整流器与电网隔离，
１引言
随着风力发电系统装机容量的增加。电网对风力发电系统提出了新的要求，ＬＲ能力。由即ＶＴ
落期间．控制网侧变流器发出无功功率即运行
ＳＡＣＭ模式，速向电网提供无功功率，定ＴＴＯ快稳
图４直驱风力发电机整机实验波形
Ｆｇｒｃｒｅｗｎｕｂｎｘｅｍｅｔｗａｅｏｍｓｉ．４ＤｉｔｄｖｉｄｔｒｉｅｅｐｒｎＭｖｆｒｅｉｉ