简述风电机组低电压穿越技术要求及实现方式

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低电压穿越技术(2011-9-28)

风力发电低电压穿越技术1. 低电压穿越技术的提出在风电场容量相对较小并且分散接入时，系统故障时风电场退出运行不会对系统稳定造成影响。

随着风电装机容量在系统中所占比例增加，风电场的运行对系统稳定性的影响将不容忽视。

世界各国电力系统对风电场接入电网时的要求越来越严格，甚至以火电机组的标准对风电场提出要求。

包括低电压穿越（Low Voltage Ride Through ，LVRT ）能力，无功控制能力，甚至是有功功率控制能力等，其中LVRT 被认为是对风电机组设计制造技术的最大挑战。

2. 低电压穿越的定义及要求定义：低电压穿越（LVRT ），指在风力发电机并网点电压跌落的时候，风机能够保持并网，甚至向电网提供一定的无功功率，支持电网恢复，直到电网恢复正常，从而“穿越”这个低电压时间(区域)。

要求①：我国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，要求该电网电机组能够保证不脱网连续运行。

3. LVRT 国内外研究现状风力发电系统，根据发电机转速，可以分为失速型与变速恒频型，其中变速恒频又可以分为双馈型和直驱型；根据传动链组成，可以分为有齿轮箱和直接驭动型；有齿轮箱又可以分为多级齿轮+高速发电机型与单级齿轮+低速发电机型。

目前市场上风机类型可概括为三类,即直接并网的定速异步机FSIG(fixed speed induction generator)、同步直驱式风机PMSG(permanent magnetic synchronous generator)和双馈异步式风机DFIG(doubly-fed induction generator)。

这三种机型, FSIG 属于淘汰机型，以后的发展趋势是PMSG 和DFIG 。

①目前，各国对低电压穿越的要求不同，其中在行业中影响最大的是德国的E.ON 标准。

②低电压穿越特性曲线主要是由故障期间的电压最低值（即低电压穿越曲线中U/UN 的最小值）电压最低点的时间长度和故障恢复时间来决定。

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 —

风机低电压穿越标准

风机低电压穿越标准风机低电压穿越标准是风力发电系统中重要的技术要求和规范，旨在确保风力发电机组在电网故障或电压跌落时能够安全、稳定地运行。

下面将详细介绍风机低电压穿越标准的定义、目的、实现方法和实际应用。

一、定义风机低电压穿越标准是指风力发电机组在电网电压跌落时，能够保持并网运行，并且不发生停机或脱网等异常情况的能力要求。

在风力发电系统中，由于风速的不稳定性和电网的复杂性，经常会出现电网电压跌落的情况。

如果风力发电机组不能在低电压情况下保持稳定运行，将会对电网的稳定性和电力系统的可靠性造成严重影响。

因此，风机低电压穿越标准是衡量风力发电机组性能的重要指标之一。

二、目的风机低电压穿越标准的目的是为了确保风力发电机组在电网故障或电压跌落时能够持续供电，减少对电网的冲击和影响，同时避免风力发电机组的停机和脱网等情况发生，提高电力系统的可靠性和稳定性。

此外，风机低电压穿越标准还有助于保护风力发电机组的设备和部件，延长其使用寿命。

三、实现方法为了满足风机低电压穿越标准的要求，需要在风力发电机组的控制系统和结构设计等方面进行优化和完善。

以下是实现风机低电压穿越的常用方法：1.控制系统优化：通过对风力发电机组的控制系统进行优化，可以提高其在低电压情况下的运行稳定性。

例如，可以采用矢量控制方法，通过调节励磁电流来控制发电机的输出电压，使其在低电压情况下保持稳定运行。

2.增加储能装置：在风力发电机组中增加储能装置，如超级电容器、飞轮储能等，可以在电网故障或电压跌落时提供一定的电能支持，保证风力发电机组的正常运行。

3.采用变换器技术：通过采用变换器技术，可以实现对发电机输出电压的稳定控制，使其在低电压情况下保持稳定运行。

常用的变换器包括DC/DC变换器和AC/DC变换器等。

4.加强电网支撑：加强电网的支撑能力，提高电网的稳定性，可以有效降低电网故障和电压跌落的发生率，从而减少对风力发电机组的冲击和影响。

四、实际应用风机低电压穿越标准在实际应用中具有重要的意义和作用。

UP系列1.5MW风机整机低电压穿越功能实现方案-2.6

UP系列1.5MW双馈式风力发电机组低电压穿越功能实现方案国电联合动力技术有限公司风电设备技术研究所UP系列1.5MW双馈式风力发电机组低电压穿越功能实现方案1.低电压穿越的背景及意义1.1 低电压穿越的背景近年来，变速恒频风力发电技术在兆瓦级以上风力发电机的应用成为研究热点，在新安装的变速恒频风力发电机中，双馈感应发电机（DFIG）占到很大的比重，它使用双PWM变流器控制双馈感应发电机的励磁电流，一方面由于双馈感应发电机转子和定子间的电磁关系，变流器只需供给转差功率就可以调节风力发电机的转速，实现了对风能的最大捕获，大大减少了变速风力发电系统变流器的额定容量；另一方面，发电系统可以通过改变励磁电流的幅值和相位实现独立调节发电机输出的有功、无功功率，这可以保证风力发电厂运行与单位功率因数，减小电力系统的损耗。

另外也可以按照风场的要求来发出一定容量的有功和无功功率的容量。

双馈感应式变速恒频风力发电技术可以提高风能捕获能力和转换效率，改善并优化风力发电机组的运行条件，使得发电机组与电力系统之间能实现良好的柔性连接，便于实现并网操作，是一种优化的具有良好应用前景的风力发电解决方案。

但是真是因为DFIG风力发电系统使用了小容量变流器，因此减弱了DFIG系统抵御电网电压跌落的能力。

国内外进行的一些研究表明，当电网电压跌落到一定数值时，如果不加任何处理措施，DFIG系统将切出电网。

因此，需要研究在电网电压故障下如何使DFIG风力发电系统能够保持和电网的连接，并且能够对电网提供支撑来提高电力系统的稳定性。

1.2 风电机组低电压穿越的概念当电网故障或扰动引起风电场并网点的电压跌落时，在一定电压跌落的范围内，风电机组能够不间断并网运行。

英文简称名称LVRT（Low V oltage Ride Through），该定义摘自《国家电网公司风电场接入电网技术规定（修订版）2009年2月》第3.8节。

1.3 风电机组低电压穿越对风电机组各设备的要求风电机组的低电压穿越对风电机组各设备有特殊的要求。

关于风电场低电压穿越问题

•
当转子侧电流超过设定值一定时间时，转子短路器被激活，转子侧变流器退出运行，电网侧变流器及定子侧仍不电网相连。一般转子各相都串连一个可关断晶闸管和一个电阻器，并且不转子侧变流器并联。电阻器阻抗值丌能太大，以防止转子侧变流器过电压，但也丌能过小，否则难以达到限制电流的目的，具体数值应根据具体情况而定。外部系统故障清除后，转子短路器晶闸管关断，转子侧变流器重新投入运行。在定子电压和磁通跌落的同时，双馈电机的输出功率和电磁转矩下降，如果此时风机机械功率保持丌变则电磁转矩的减小必定导致转子加速，所以在外部系统故障导致的低电压持续存在时，风电机组输出功率和电磁转矩下降，保护转子侧变流器的转子短路器投入的同时需要调节风机桨距角，减少风机捕获的风能及风机机械转矩，迚而实现风电机组在外部系统故障时的 LVRT功能。
•
crowbar触发以后，按照感应电动机来运行，这个只能保证发电机丌脱网，而丌能向电网提供无功，支撑电网电压。现在LVRT能提供电网支撑的风机很少，这个是 LVRT最高的level。德国已经制定标准了。最后还是得增加转子变频器的过流能力。 • 另外，控制系统要嵌入动态电压暂降补偿器，当有暂降时瞬时将电压补偿上去，先保住控制系统丌跳。ABB 号称采用了一种ACtive CROWBAR来实现低压穿越功能。
二、机组造价影响
• 风电机组低电压穿越（LVRT）能力的深度对机组造价影响很大,根据实际系统对风电机组迚行合理的LVRT能力设计很有必要。对变速风电机组LVRT原理迚行了理论分析, 对多种实现方案迚行了比较。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,依据丌同的风电场接入方案计算风电机组LVRT能力的电压限值,对风电机组迚行合理的 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迚行分析计算。

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。

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。

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在风电场中使用越来越广泛，具有功率大、转速调节范围宽广、响应迅速等优点，但在低电压条件下运行时，容易出现穿越现象，严重影响了风电场的稳定运行。

因此，针对双馈式风力发电机的低电压穿越问题，人们提出了许多解决方案，其中较为常见的有功率控制策略、双馈式风力发电机容量调整策略、控制双馈式风力发电机的电动机及逆变器等。

功率控制策略是一种经济、简单的方法，通过调整风力发电机的输出功率实现防止低电压穿越现象。

具体方法是当电网电压下降时，风力发电机通过控制转子的转速，降低输出功率，从而防止其穿越。

然而，在实际应用中，这种方法存在着一定的缺陷，容易造成浪费风能现象，降低风电场的发电效率。

双馈式风力发电机容量调整策略是一种改进的方法，其思路是调整双馈式风力发电机的容量，提高其在低电压条件下的适应性，从而避免低电压穿越问题的出现。

这种方法比较灵活，容易操作，无需改变发电机的结构，但是实现上需要配备相应的控制器以及一定的调试成本。

另外，这种方法不能完全避免低电压穿越现象的出现，因此还需要配合其他控制策略的使用。

控制双馈式风力发电机的电动机及逆变器是一种相对较为复杂的方法，其思路是通过调整电动机及逆变器的控制方式，实现对发电机输出电流的调节，从而防止低电压穿越现象的发生。

这种方法虽然实现难度较大，但具有较高的控制精度和稳定性，可适用于各种不同类型的风力发电机。

同时，由于其控制精度高，可以有效防止风电场的系统失稳问题。

总之，解决双馈式风力发电机低电压穿越问题是一个复杂而又关键的技术问题，需要在实际应用中不断进行探索和实践。

各种控制策略的使用可以相互补充、协同作用，提高风电场的运行效率和稳定性，实现可持续发展。

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。

刘钟淇_低电压穿越原理与算法

四. 低电压穿越解决方案-Crowbar
撬棒电阻-crowbar 通过电阻短接转子绕组以旁路机侧变流器，为转子侧的浪涌电流提供能量释放通路
采用Crowbar保护策略可以使故障态转子电流衰减，抑制转子过电流
四. 低电压穿越解决方案
撬棒电阻crowbar 电压补偿
变桨距控制
四. 低电压穿越解决方案-Crowbar
两接口，独立串联在各相，各相补偿电压独立调节，能从根本上解决电网电压不对称故障的影响
四. 低电压穿越解决方案-可控串补
现场测试结果
四. 低电压穿越解决方案-可控串补
现场测试结果
四. 低电压穿越解决方案-配合变桨距控制
措施：配合变桨距控制电网电压骤降之后，若风轮的输入功率不变，由
4.对电网电压故障的快速检测以及对故障类型的准确鉴别是LVRT 运行控制的基础，因此对含有正、负序分量及谐波成分的复杂电网条件下的快速锁相检测技术的研究至关重要，也是LVRT 技术的重要组成部分。
五.低电压穿越LVRT发展方向
5.研制各种低成本、高可靠性、控制简单的硬件保护装置，以确保严重故障下DFIG 特别是励磁变频器的安全，是低电压穿越成功与否的关键。
2. DFIG 风力发电系统的运行控制本质上是对励磁变频器的控制，所以针对各种电网故障情况的 DFIG 改进控制策略将是未来低电压穿越技术研究的重点。特别是在不太严重的电网故障情况下，可优先采用不增加硬件的改进控制方法。
五.低电压穿越LVRT发展方向
3.现有的DFIG 及励磁变频器的瞬态数学模型尚不够精确，未能真实反应DFIG 机组在各种电压故障条件下的电磁响应，影响到控制策略和保护装置设计的准确性。所以构建包含保护装置（如 Crowbar）在内的DFIG 系统的瞬态数学模型，将成为LVRT 技术研究的重要内容。

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。

低电压穿越

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（2）PMSG的LVRT实现源自①故障时间短且电压跌落幅值小
适当地增大直流侧电容的容量,提高直流电容的额定电压,这样在电压跌落的时候,可以把直流母线的电压限定值调高,使功率不平衡发生时,过剩的能量能在电容上得到暂时的缓冲,以储存多余的能量,并且允许网侧的逆变器电流增大,以输出更多的能量,最终达到两侧的功率基本平衡。
（1）FSIG和DFIG的暂态特性
（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。
②故障时间长的深度电压跌落
增加Crowbar保护电路以吸收掉多余的能量,从而达到所期望的目的。具体方法如下：
a.发电机定子侧Crowbar保护方案
b.直流侧基于耗能型Crowbar的过电压保护方案

风电机组低电压穿越及其实现对策探讨

风电机组低电压穿越及其实现对策探讨[摘要]电力系统对风电场接入电网时的要求愈来愈严苛，而低电压穿越被公认为风电机组设计及控制的难点，制约着风电机组的大规模应用，本文笔者结合多年实践简要探讨了风电机组低电压穿越的问题。

【关键词】风电;低电压穿越;应用设计引言低电压穿越（LVRT，Low voltage ride through），指在风力发电机并网点电压跌落的时候，风机能够保持并网，甚至向电网提供一定的无功功率，支持电网恢复，直到电网恢复正常，从而穿越这个低电压时区。

所以，LVRT是对并网风机在电网出现电压跌落时仍保持并网的一种特定的运行功能要求。

1、风机低电压穿越的要求通俗而言，LVRT就是风电机组的端电压降低到一定值的情况下不脱离电网而继续维持运行，甚至继续为系统提供一定无功以帮助系统恢复电压的能力。

具有低电压穿越能力的风力发电机能大大减少风电机组在故障时反复并网次数和对电网的冲击，因为其可躲过保护动作时间，故障切除后恢复正常运行。

在出现电网故障电压降低的情形下，具备了低电压穿越能力的风电机组则可尽最大可能与电网连接，延续电力运能，减轻电网波动。

一般而言，230KV及以上高电压等级线路的故障，在6个周波(120ms)内被切除，100ms内电压可恢复到15%的正常水平，而1s内可恢复到75%的正常水平甚至更高的电压水准，低电压穿越能力实则是一种风电机组在故障电压短时间消失期间，能够保持持续运行的能力，但此后电压仍处在低压，则风电机组则将会被低压保护装置切除。

对于风电装机容量占其他电源总容量比例大于5%的省级电网（区域级电网），则要求该电网区域内运行的风电场应具备低电压穿越能力。

通常要求，风电场内的风电机组要具备在并网点电压跌至额定电压的20%时，能够保证不脱网连续运行625ms的能力；风电场并网点电压在发生跌落后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。

此外，当电网发生三相短路故障引起的并网点电压跌落状况下、当电网发生两相短路故障引起的并网点电压跌落状况下、当电网发生单相接地短路故障引起的并网点电压跌落状况下，风电场并网点各线电压在规定电压轮廓线及以上的区域内时，场内风电机组必须要具备保证不脱网连续运行的能力；风电场并网点任意相电压低于或部分低于规定电压轮廓线时，场内风电机组允许从电网切出。

DFIG风力发电系统低电压穿越技术综述

能真实反应ＤＦＩＧ机组在各种电压故障条件下的电磁响应，影响到
３低电压穿越
控制策略和保护装置设计的准确性。所以构建包含保护装置（如
低电压穿越是指在风机并网点电压跌落的时候，风机能够保持Ｃｒｏｗｂａｒ）在内的ＤＦＩＧ系统的瞬态数学模型，将成为ＬＶＲＴ技术研
背靠背四象限变流器对转子绕组进行励磁，从而使ＤＦＩＧ实现变速电压穿越技术的分析，并
恒频运行。为保障转子侧变流器不过载，ＤＦＩＧ配备Ｃｒｏｗｂａｒ保护。结合我国风电技术的发
当Ｃｒｏｗｂａｒ保护检测到转子电流达到设定的保护定值时，即将转子展现状，预计今后该技术
压跌落到１５％４５％ｎ￣，要求风机提供无功支持，并应能保持并网严重故障下ＤＦＩＧ特别是励磁变频器的安全，是低电压穿越成功与
至少６２５ｍｓ。而在电压跌落到９０％以上时风机应一直保持并网运否的关键。以上提及的各种保护装置各有利弊，可以联合使用以结
所示。
电网条件下的快速锁相检测技术的研究至关重要，也是ＬＶＲＴ技术
仅当电网电压在时间或数值上处于图示曲线下方时，风机才允的重要组成部分。
许脱网；而在曲线以上区域，风机应保持并网，等待电网恢复。当电６．５研制各种低成本、高可靠性、控制简单的保护装置，以确保
风险。随着ＤＦＩＧ风电机组在电力系统中所占容量的快速提高，发执行严格的ＬＶＲＴ标准，确保电网与机组的安全。
电机与局部电网之间的相互影响也越来越大，必须将风力发电机与６．２ＤＦＩＧ风力发电系统运行控制实质是对励磁变频器的控制，

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。

金风科技风电机组低电压穿越技术方案

电网电压对称跌落：按照2*（0.9Un-Ur）*In/Un发无功，（Un为额定电压、直驱 Ur为跌落期间的电压、 In为额定电流）电网电压不对称跌落：最多可以发40%额定电流的无功电流；
3）有功功率的恢复速率最快可以做到0.96MW/s
二、金风1.5MW机组低电压穿越测试和抽检情况
直驱
二、金风1.5MW机组低电压穿越测试和抽检情况
低电压穿越设备工作原理
三、金风MW级以下容量机组低电压穿越解决方案
外形图及安装示意图
低电压穿越设备
额定容量额定电压额定电流额定频率最大损耗响应时间尺寸 900 690 753 50 3 2 536*853*2755 kVA V A Hz kW ms mm
三、金风MW级以下容量机、2010年7月-10月，金风科技请中国电科院在河北三湾子风电场完成了风冷变流配置机组低电压穿越测试及认证； 2、2011年4月-5月，金风科技请东北电科院在大连陀山风电场完成了水冷变流配置机组低电压穿越测试； 3、 2011年5月-7月，金风科技请德国GL公司在哈密三塘湖风电场完成了风冷变流配置机组低电压穿越测试及认证；
设备可实现三相独立补偿，应对电网各种类型的电压跌落故障；其工作原理适用于各种类型的风电机(异步、双馈)的低电压穿越方案设备动态响应不大于5ms，最大限度的避免机械冲击，解决风机齿箱及风机机械系统在低电压过程中的扭矩冲击采用主动补偿电压的方式，避免了风机电气元件上的过电流冲击；同时滤波设计充分考虑了老式风机的发电机和箱变绕组绝缘问题设备运行损耗低，小于3kW
金风风力发电机组低电压穿越技术方案
新疆金风科技股份有限公司
2011年11月
目录
一、金风1.5MW及以上容量永磁直驱机组低电压穿越介绍二、金风1.5MW机组低电压穿越测试和抽检情况三、金风MW级以下容量机组低电压穿越解决方案

1.5MW风机低电压穿越功能实现整机控制方案

1.5MW风力发电机组低电压穿越功能实现整机控制方案国电联合动力技术有限公司风电设备技术研究所低电压穿越整机控制方案1.国家电网公司对风力发电机组低电压穿越的技术规定1.1基本要求按照国家电网公司风电场接入电网技术规定（修订版2009年2月）的第8节，风电场低电压穿越的要求如下：图1.1为对风电场的低电压穿越要求。

风电场并网点电压在途中电压轮廓线及以上的区域内时，场内风电机组必须保证不间断并网运行；并网点电压在图中电压轮廓线以下时，场内风电机组允许从电网切除。

图1.1 风电场低电压穿越要求的规定规定的风电场低电压穿越要求为：1）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，能够保持并网运行625ms的低电压穿越能力；2）风电场并网点电压在发生跌落后3s内能够恢复到额定电压的90%时，风电场内的风电机组保持并网运行。

国家电网出台的风电场接入电网技术规定（修订版2009年2月），是针对整个风电场所提的技术要求，具体检测点在整个风电场的并网点侧。

目前，针对单机的低电压穿越能力考核也是以此规定的技术要求为标准。

1.2有功恢复对故障器件没有切出电网的风电场，其有功功率在故障切除后快速恢复，以至少10%额定功率/秒的功率变化率恢复至故障前的值。

1.3无功支撑变频器低电压实现有无功支撑选项，可以手动设无功百分比。

1.4不对称跌落下的故障穿越2.低电压穿越对风机中各设备的要求2.1变流器双馈型发电机组，当电网瞬间跌落时，产生很大的初始电流，定子侧如此，根据磁通守恒定律，转子侧电流也很大。

因为转子变流器输出电压和电流被限制，比较严重的电网故障时，变频器可能产生的电流不够维持转子电流，变频器必须保护。

变流器需要提供有源CROWBAR，当变频器检测到电网电压下降时，将根据直流母线的电压控制CROWBAR部件的动作，泄放转子上的能量来抑制转子电压的升高。

并网开关和网侧接触器继续保持在网。

变频器要有无功支撑选项，可手动调节无功百分比。

风力发电系统低电压穿越技术要点探讨

风力发电系统低电压穿越技术要点探讨摘要：当前我国工业化发展进程快速，但能源问题也日趋尖锐化。

纵观世界各国，非可再生能源都陷入贫瘠匮乏局面，而发展可再生能源已经成为主流，比如说风力发电技术。

就我国而言，近年来风力发电系统在装机容量、技术应用内容上都有极大丰富，所以本文中就将主要研究风力发电系统中的低电压穿越技术，提出具体的技术实践应用方案。

关键词：风力发电系统；低电压穿越技术；功能作用；实践应用方案低电压穿越技术往往被应用于风力发电系统中风机接头位置，因为该位置容易出现电压压降现象，但当时风机依然与电网保持连接状态，在面向电网提供一定电量支持电网复原过程中，电压骤降情况就会发生，它会为风力发电系统带来相应的暂态反应过程。

此时如果出过电流、过电压蹿升情况，风力发电系统可能失去运行平衡状态，导致电网故障问题发生。

为确保风力发电系统正常稳定运转，需要考虑到电网穿透概率变化问题，了解采用低电压穿越技术，深入分析低电压穿越技术的功能作用表现。

一、低电压穿越技术的功能作用表现在风力发电系统之中，低电压穿越技术在功能作用表现上突出且丰富，它确保系统电网中电压下降也能建立并网体系，确保系统正常运行。

当然，在参考低电压穿越技术应用需求过程中，也需要对不同技术表现类型展开研讨，下文具体来谈：（一）定速异步机穿越技术的功能作用表现在采用定速异步机穿越技术过程中，需要了解其两点功能作用表现，首先一点就是定速异步机在跌落暂态方面表现出突出一面。

因为定速异步机中定子部分本身与电网相互连接，如果出现电压下降情况，风力发电机的定子电压也会相应下降，此时会出现转子转差增大情况，电势也会根据转子转差大小发生相应变化。

如果转子转差较大，电势也会相应增大，最终形成更大的转子电流效应。

另外，定速异步机的穿越技术功能作用实现也是非常明确的，即在电压降低过程中，结合电磁转矩变小过程，定速异步机的穿越转速就会升高。

在这里要考虑到风力发电系统整体结构相对简单，因此需要采用到变桨控制技术，同时检测电网故障问题，了解机械转矩变小情况以及转速平稳情况。

风机低电压穿越

风机低电压穿越资料据电监会通报，2月24日，甘肃中电酒泉风力发电有限公司桥西第一风电场因一个开关间隔的电缆头故障绝缘击穿，造成三相短路，导致包括这个风电场在内的10座风电场的274台风电机组因不具备低电压穿越能力在系统电压跌落时脱网，引起系列反应，最终本次事故脱网风机达598台，损失出力占到事故前酒泉地区风电出力的54.4%，造成西北电网主网频率由事故前的50.034赫兹降至最低49.854赫兹。

4月17日早晨4点51分，甘肃瓜州中国风电协和干西第二风电场一个箱变高压侧电缆头击穿、一个箱变电缆三相连接处击穿，引起系列反应，电压低于80%额定电压持续时间320毫秒，造成瓜州地区700台风机脱网，损失出力101万千瓦，电网频率最低至49.815赫兹。

甘肃这两起风机脱网事故都是由不起眼的电缆头引起的，但咎其根本原因是风电机组在低电压穿越能力方面的缺陷。

一、风电场低电压穿越技术规定国家电网公司企业标准如下：1、基本要求图1为对风电场的低电压穿越要求。

0.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.2-101234时间 (s)电网故障引起电压跌落要求风电机组不脱网连续运行风电机组可以从电网切出0.625并网点电压(p u )图1 风电场低电压穿越要求a.风电场内的风电机组具有在并网点电压跌至20％额定电压时能够保证不脱网连续运行625ms的能力；b.风电场并网点电压在发生跌落后3s内能够恢复到额定电压的90％时，风电场内的风电机组能够保证不脱网连续运行。

2、不同故障类型的考核要求对于电网发生不同类型故障的情况，对风电场低电压穿越的要求如下：a.当电网发生三相短路故障引起并网点电压跌落时，风电场并网点各线电压在图中电压轮廓线及以上的区域内时，场内风电机组必须保证不脱网连续运行；风电场并网点任意一线电压低于或部分低于图中电压轮廓线时，场内风电机组允许从电网切出。

b.当电网发生两相短路故障引起并网点电压跌落时，风电场并网点各线电压在图中电压轮廓线及以上的区域内时，场内风电机组必须保证不脱网连续运行；风电场并网点任意一线电压低于或部分低于图中电压轮廓线时，场内风电机组允许从电网切出。