风电低电压穿越介绍
25_风电机组低电压穿越能力增强措施
风电机组低电压穿越能力增强措施第一部分低电压穿越概念及重要性 (2)第二部分风电机组低电压穿越问题分析 (3)第三部分电力系统电压稳定性探讨 (5)第四部分提升风电并网电压稳定策略 (9)第五部分变流器控制技术应用解析 (12)第六部分基于SVG 的无功补偿方案研究 (14)第七部分机组参数优化与控制策略改进 (16)第八部分智能预测与故障诊断技术应用 (18)第九部分实际风电场低电压穿越案例分析 (20)第十部分增强措施的效果评估与展望 (22)第一部分低电压穿越概念及重要性低电压穿越是指风电机组在电网电压突然下降的情况下，仍能保持连接到电网，并继续提供一定的有功功率输出。
这种现象通常发生在电网故障或电力需求突然增加时。
低电压穿越对于保证电网稳定运行至关重要，因为如果风电机组在电压下降期间断开与电网的连接，则可能导致电网崩溃。
电网故障可能会导致电网电压突然下降，这可能会对电网的稳定性造成严重威胁。
例如，在一次大规模的电网故障中，如果所有的风电机组都同时断开与电网的连接，那么电网将失去大量的电源，从而可能导致电网崩溃。
因此，低电压穿越能力是衡量风电机组可靠性和稳定性的重要指标之一。
此外，随着可再生能源发电量的不断增加，电力系统的复杂性也在不断提高。
传统的电力系统是由燃煤、燃气和核能等大型集中式发电机组成的，而现代电力系统则包括了大量的分布式可再生能源发电机，如风力和太阳能发电机。
这些可再生能源发电机具有波动性和不确定性，需要电网运营商采取更加精细的控制策略来确保电网稳定运行。
在这种情况下，风电机组的低电压穿越能力就显得尤为重要。
总的来说，低电压穿越能力是保障电网稳定运行和提高可再生能源发电比例的关键技术之一。
为了满足这一要求，风电机组制造商和研究人员正在不断探索和发展新的技术和方法来增强风电机组的低电压穿越能力。
第二部分风电机组低电压穿越问题分析《风电机组低电压穿越问题分析》随着我国新能源的发展和风力发电技术的不断进步，风电机组作为可再生能源的重要组成部分，在电力系统中扮演着越来越重要的角色。
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。
SL1500风力机组低电压穿越功能说明
1.5MW风电机组低电压穿越功能说明
华锐风电科技（集团）股份有限公司
2010年3月
低电压穿越功能原理
采用220VacUPS稳压电源使得在电网电压下降时，主回路各接触器反馈正常，保持机组与电网连接。
采用主动式CROWBAR，释放转子侧较大电流。
同时，以恒电压的方式通过转子侧变频器向电网输送无功使电网电压提升，在参数允许范围内，可以就实现低电压穿越。
当变流器检测到电网电压跌落到90%以下时，变流器和主控进入低电压穿越状态，在主动Crowbar触发之前，变流器仍然可以接收、执行主控发送的有功和无功功率给定值；当主动Crowbar触发之后，变流器不发送功率。
在暂态过程结束后，变流器仍可以接收、执行主控发送的有功和无功功率给定值。
当电网电压恢复到90%以上时，变流器和主控退出低电压穿越状态。
低电压穿越功能相关参数设定
现有新系统风电机组具有符合中国低电压穿越标准的低电压穿越功能，即：
1、风力发电机组必须具有在电压跌落至20%电网额定电压
时，能够维持正常并网运行625ms的低电压穿越能力；
2、在2s内，如果电网电压能够恢复至额定电压的90%，并
且2s内任何时间的电压值均在图1维持并网区域内，风机
能够保持并网运行。
具体电压参数如表1。
图1
表1 风机频率保护参数设定。
风电机组低电压穿越能力
低电压穿越能力（Low voltage ride through capability），就是指风力发电机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,甚至还可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可躲过保护动作时间,故障切除后恢复正常运行。
这可大大减少风电机组在故障时反复并网次数,减少对电网的冲击。
具有低电压穿越能力可保证风电机组在电网故障电压降低的情况下 ,尽最大可能与电网连接 ,保持发电运行能力，减少电网波动。
一般 230 kV 或更高电压等级线路的故障，在 6 个周波(120 ms)内被切除 ,电压恢复到正常水平的 15 %需要 100 ms ,恢复到正常水平的 75 %或者更高水平则需要1 s ，LVRT功能是要风电机组在故障电压短时间消失期间 ,保持持续运行的能力 ,如此后电压仍处在低压 ,风电机组将被低压保护装置切除。
低电压穿越能力的具体实现方式目前实现低电压穿越能力的方案一般有三种：1).采用了转子短路保护技术，2).引入新型拓扑结构，3）.采用合理的励磁控制算法。
1、转子短路保护技术（crowbar电路）这是目前一些风电制造商采用得较多的方法，其在发电机转子侧装有crowbar电路，为转子侧电路提供旁路，在检测到电网系统故障出现电压跌落时，闭锁双馈感应发电机励磁变流器，同时投入转子回路的旁路（释能电阻）保护装置,达到限制通过励磁变流器的电流和转子绕组过电压的作用，以此来维持发电机不脱网运行（此时双馈感应发电机按感应电动机方式运行）。
2、新型拓扑结构包括以下几种：1).新型旁路系统 2).并联连接网侧变流器 3).串联连接网侧变流器3、采用新的励磁控制策略从制造成本的角度出发，最佳的办法是不改变系统硬件结构，而是通过修改控制策略来达到相同的低电压穿越效果：在电网故障时，使发电机能安全度越故障，同时变流器继续维持在安全工作状态。
风力发电低电压穿越技术浅析
风力发电低电压穿越技术浅析摘要：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。
我国的风电的装机容量在近几年内也获得了快速地增长。
低电压穿越是风里电网中的重要技术，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。
关键词：风力发电系统；低电压；穿越1低电压穿越概述低电压穿越即LVRT，指在电网发生故障或者电压下跌时，在一定的下跌范围内风机能够保持并网不脱落，向电网提供无功功率，直到电网恢复正常，从而“穿越”这个低电压时间或低电压区域。
具体来说，当电压发生故障时，风发机组在这段时间内地控制不能引起电网的相位变化和功率波动。
电网电压发生跌落的这段时间，电网只管输电系统的短路电流而忽视风电场内部的短路电流。
可以这么说，低电压的穿越技术是决定一个风电系统技术高低的重要指标。
世界各个国家和地区根据其电网状况不同，对低电压穿越技术的指标提出的要求不同。
技术指标的制定往往为各国关注的焦点，特别是发达国家将其作为经济发展的战略重点。
德国的输电系统运营商E.on公司在2003年提出了低电压穿越的概念，2006年制定了并网标准。
由于德国北部的风机密度高，对LVRT的要求如下：当电压跌落至15%～45%时，要求风机一直提供无功支持，并能保持并网至少625ms。
而在电压跌落至90%以上，风机一直保持并网运行。
我国在2009年制订了风电场并网标准。
当电网跌落低于额定电压的1/5，风力发电机保持与电网相连接，并保持运行625ms，风电场并网点电压跌落后，三秒钟之内能还原至90%的额定电压。
2 LVRT技术在风力发电低压穿越中的应用（1）已建成风电场的改造对于已经建成的风电场，如果不具有LVRT能力，必须适应当前的并网规则要求，对风电场进行改造，目前有几种方案可供选择：在风电场采用动态无功补偿装置，动态提供风电机组暂态过程所消耗的无功，以恢复机端电压；安装可控串补效限制风电场机端输出电流，提高风电场机端电压；利用串联制动电阻在电网故障时提升风电机组端电压，并吸收过剩有功功率，进而提高风电场LVRT能力；安装超导储能装置，提高风电场机端电压。
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。
风电机组低电压穿越简介
ABB变频器9台，IGBT保护阀值1250V，软件 版本AJXC2320，出厂日期2011.01
ABB变频器低电压穿越图
日立变频器24台，IGBT保护阀值1300V，软 件版本6.13，出厂日期2012.01
日立变频器低电压穿越图
风电机组低电压穿越简介
电机并网点电压跌落的时候，风电机组能够保持并网，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)。 • 二、电网对低电压穿越有什么要求？
• 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。 • 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。 • 对电网故障期间没有切出电网的风电场，其有功功率在电网故障切除 后应快速恢复，以至少10%额定功率/秒的功率变化率恢复至故障前的 值。
低电压穿越能力
低电压穿越能力低电压穿越能力（Low voltage ride through capability），就是指风力发电机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,甚至还可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可躲过保护动作时间,故障切除后恢复正常运行。
这可大大减少风电机组在故障时反复并网次数,减少对电网的冲击。
具有低电压穿越能力可保证风电机组在电网故障电压降低的情况下 ,尽最大可能与电网连接 ,保持发电运行能力，减少电网波动。
一般 230 kV 或更高电压等级线路的故障，在 6 个周波(120 ms)内被切除 ,电压恢复到正常水平的 15 %需要 100 ms ,恢复到正常水平的 75 %或者更高水平则需要1 s ，LVRT功能是要风电机组在故障电压短时间消失期间 ,保持持续运行的能力 ,如此后电压仍处在低压 ,风电机组将被低压保护装置切除。
低电压穿越能力的具体实现方式目前实现低电压穿越能力的方案一般有三种：1).采用了转子短路保护技术，2).引入新型拓扑结构，3）.采用合理的励磁控制算法。
1、转子短路保护技术（crowbar电路）这是目前一些风电制造商采用得较多的方法，其在发电机转子侧装有crowbar电路，为转子侧电路提供旁路，在检测到电网系统故障出现电压跌落时，闭锁双馈感应发电机励磁变流器，同时投入转子回路的旁路（释能电阻）保护装置,达到限制通过励磁变流器的电流和转子绕组过电压的作用，以此来维持发电机不脱网运行（此时双馈感应发电机按感应电动机方式运行）。
2、新型拓扑结构包括以下几种：1).新型旁路系统 2).并联连接网侧变流器 3).串联连接网侧变流器3、采用新的励磁控制策略从制造成本的角度出发，最佳的办法是不改变系统硬件结构，而是通过修改控制策略来达到相同的低电压穿越效果：在电网故障时，使发电机能安全度越故障，同时变流器继续维持在安全工作状态。
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。
什么是风力发电机低电压穿越技术定义
什么是风力发电机低电压穿越技术定义2011/05/04 07:37:20来源：中国风力发电网我要投稿小型发电系统在确定的时间内承受一定限值的电网低电压而不退出运行的能力。
低电压穿越(Low voltage ride through，LVRt)低电压过渡能力：Low Voltage Ride Through ，LVRT ;Fault Ride Through ，FRT曾称“低电压穿越”。
定义：小型发电系统在确定的时间内承受一定限值的电网低电压而不退出运行的能力。
一、风力发电机低电压穿越技术1、问题的提出对于变频恒速双馈风力发电机，在电网电压跌落的情况下，由于与其配套的电力电子变流设备属于AC/DC/AC型，容易在其转子侧产生峰值涌流，损坏变流设备，导致风力发电机组与电网解列。
在以前风力发电机容量较小的时候，为了保护转子侧的励磁装置，就采取与电网解列的方式，但目前风力发电的容量都很大，与电网解列后会影响整个电网的稳定性，甚至会产生连锁故障。
于是，根据这种情况，国外的专家就提出了风力发电低电压穿越的问题。
2、LVRT概念的解释当电网发生故障时，风电场需维持一段时间与电网连接而不解列，甚至要求风电场在这一过程中能够提供无功以支持电网电压的恢复即低电压穿越。
目前对于风力发电低电压运行标准，主要以德国e.on netz公司提出的为参考。
双馈风力发电机由于其自身机构特点，实现LVRT存在以下几方面的难点：1)确保故障期间转子侧冲击电流与直流母线过电压都在系统可承受范围之内;2)所采取的对策应具备各种故障类型下的有效性;3)控制策略须满足对不同机组、不同参数的适应性;4)工程应用中须在实现目标的前提下尽量少地增加成本。
3、电网电压跌落后DFIG运行的暂态过程分析(感觉这部分内容需要理论推导)在电网电压跌落情况下，风电机组中的双馈感应发电机会导致转子侧过流，同时转子侧电流的迅速增加会导致转子励磁变流器直流侧电压升高，发电机励磁变流器的电流以及有功和无功都会产生振荡。
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
低电压穿越(LVRT)
低电压穿越能力是当电力系统中风电装机容量比例较大时，电力系统故障导致电压跌落后，风电场切除会严重影响系统运行的稳定性，这就要求风电机组具有低电压穿越（Low V oltage Ride Through，LVRT）能力，保证系统发生故障后风电机组不间断并网运行。
风电机组应该具有低电压穿越能力：a）风电场必须具有在电压跌至20%额定电压时能够维持并网运行620ms的低电压穿越能力；b）风电场电压在发生跌落后3s内能够恢复到额定电压的90%时，风电场必须保持并网运行；c）风电场升压变高压侧电压不低于额定电压的90%时，风电场必须不间断并网运行。
风电机组低电压穿越（LVRT）能力的深度对机组造价影响非常大,根据实际系统对风电机组进行合理的LVRT能力设计很有必要。
对变速风电机组LVRT原理进行了理论分析,对多种实现方案进行了比较。
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,依据不同的风电场接入方案计算风电机组LVRT能力的电压限值,对风电机组进行合理的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进行分析计算。
解决：需要改动控制系统，变流器和变桨系统。
国内的标准将是20%电压，625ms，接近awea的标准。
针对不同的发电机类型有不同的实现方法，最早采用也是最普遍的方案是采用CROWBAR,有的已经安装在变频器之中，根据不同的系统要求选择低电压穿越能力的大小，即电压跌落深度和时间，具体要求根据电网标准要求。
风电制造商采用得较多的方法，在发电机转子侧装有crowbar电路，为转子侧电路提供旁路，在检测到电网系统故障出现电压跌落时，闭锁双馈感应发电机励磁变流器，同时投入转子回路的旁路（释能电阻）保护装置,达到限制通过励磁变流器的电流和转子绕组过电压的作用，以此来维持发电机不脱网运行（此时双馈感应发电机按感应电动机方式运行）。
低电压穿越
（2）PMSG的LVRT实现
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。
（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
r
Lm Ls
s
Ls Lr L2m Ls
Ir
s
(Ls1
Lr1)Ir
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
④转子侧方法 （a）双向晶闸管型Crowbar （b）带旁路电阻的 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（LVRT ，Low Voltage Ride Through）技术是指风力发电机并网点电压跌落到一 定值的情况下，风机能够不脱离电网而继续维持运 行，甚至还可以为系统提供一定无功支持以帮助系 统恢复电压的一种技术。
• 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
（1）FSIG和DFIG的暂态特性
（2）同步直驱式风机（PMS,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
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
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。
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。
低电压穿越
低电压穿越网英文:Low voltage ride through缩写: LVRT低电压穿越（LVRT），指在风力发电机并网点电压跌落的时候，风机能够保持低电压穿越并网，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)。
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。
不同国家(和地区)所提出的LVRT要求不尽相同。
目前在一些风力发电占主导地位的国家，如丹麦、德国等已经相继制定了新的电网运行准则，定量地给出了风电系统离网的条件（如最低电压跌落深度和跌落持续时间），只有当电网电压跌落低于规定曲线以后才允许风力发电机脱网，当电压在凹陷部分时，发电机应提供无功功率。
这就要求风力发电系统具有较强的低电压穿越（LVRT）能力，同时能方便地为电网提供无功功率支持，但目前的双馈型风力发电技术是否能够应对自如，学术界尚有争论，而永磁直接驱动型变速恒频风力发电系统已被证实在这方面拥有出色的性能。
风电场低电压穿越要求基本要求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。
风电场低电压穿越要求右图为对风电场的低电压穿越要求。
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。
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；风电场并网点任意相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；风电场并网点任意相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。
低电压穿越
低电压穿越
（Low voltage ride through,LVRT）
低电压穿越（LVRT），指在风力发电机并网点电压跌落的时候，风机能够保持低电压穿越并网，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)。
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。
不同国家(和地区)所提出的LVRT要求不尽相同。
目前在一些风力发电占主导地位的国家，如丹麦、德国等已经相继制定了新的电网运行准则，定量地给出了风电系统离网的条件（如最低电压跌落深度和跌落持续时间），只有当电网电压跌落低于规定曲线以后才允许风力发电机脱网，当电压在凹陷部分时，发电机应提供无功功率。
这就要求风力发电系统具有较强的低电压穿越（LVRT）能力，同时能方便地为电网提供无功功率支持，但目前的双馈型风力发电技术是否能够应对自如，学术界尚有争论，而永磁直接驱动型变速恒频风力发电系统已被证实在这方面拥有出色的性能
如果不具备这个能力就会在电网电压跌落时，由于风机自身的保护系统动作使风机与电网断开，这样的无疑对电网来说是雪上加霜，电网电压会降的更低，甚至有可能系统崩溃解裂
风电机组要具有低压穿越功能，一般从两方面入手：一是增加Crowbar电路，另外是改进控制算法。
好像仅靠增加设备不能完美的解决低压穿越问题。
另外，低压穿越能力是可以度量的，有严格的标准，你应该知道你的风电设备的低压穿越能力应达到什么标准，还有你最好与风电变流器提供厂家联系，让他们的技术人员根据你们使用的产品来给出改进方案，靠客户自己增加有些难度。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
风电低电压穿越介绍低电压穿越(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)。
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。
不同国家(和地区)所提出的LVRT要求不尽相同。
目前在一些风力发电占主导地位的国家，如丹麦、德国等已经相继制定了新的电网运行准则，定量地给出了风电系统离网的条件(如最低电压跌落深度和跌落持续时间)，只有当电网电压跌落低于规定曲线以后才允许风力发电机脱网，当电压在凹陷部分时，发电机应提供无功功率。
这就要求风力发电系统具有较强的低电压穿越(LVRT)能力，同时能方便地为电网提供无功功率支持，但目前的双馈型风力发电技术是否能够应对自如，学术界尚有争论，而永磁直接驱动型变速恒频风力发电系统已被证实在这方面拥有出色的性能。
低电压穿越- 具备能力低电压穿越能力是当电力系统中风电装机容量比例较大时，电力系统故障导致电压跌落后，风电场切除会严重影响系统运行的稳定性，这就要求风电机组具有低电压穿越(Low Voltage Ride Through，LVRT)能力，保证系统发生故障后风电机组不间断并网运行。
风电机组应该具有低电压穿越能力：a)风电场必须具有在电压跌至20%额定电压时能够维持并网运行620ms的低电压穿越能力;b)风电场电压在发生跌落后3s内能够恢复到额定电压的90%时，风电场必须保持并网运行;c)风电场升压变高压侧电压不低于额定电压的90%时，风电场必须不间断并网运行。
低电压穿越- 对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进行合理的LVRT能力设计很有必要。
对变速风电机组LVRT原理进行了理论分析,对多种实现方案进行了比较。
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,依据不同的风电场接入方案计算风电机组LVRT能力的电压限值,对风电机组进行合理的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进行分析计算。
解决：需要改动控制系统，变流器和变桨系统。
中国的标准将是20%电压，625ms，接近awea的标准。
针对不同的发电机类型有不同的实现方法，最早采用也是最普遍的方案是采用CROWBAR,有的已经安装在变频器之中，根据不同的系统要求选择低电压穿越能力的大小，即电压跌落深度和时间，具体要求根据电网标准要求。
风电制造商采用得较多的方法，其在发电机转子侧装有crowbar 电路，为转子侧电路提供旁路，在检测到电网系统故障出现电压跌落时，闭锁双馈感应发电机励磁变流器，同时投入转子回路的旁路(释能电阻)保护装置,达到限制通过励磁变流器的电流和转子绕组过电压的作用，以此来维持发电机不脱网运行(此时双馈感应发电机按感应电动机方式运行)。
也就是在变流器的输出侧接一旁路CRAWBAR，先经过散热电阻,再进入三相整流桥,每一桥臂上为晶闸管下为一二极管，直流输出经铜排短接.当低电压发生后,无功电流均有加大，有功电流有短时间的震荡，过流在散热电阻上以热的形式消耗,按照不同的标准，能坚持的时间要根据电压跌落值来确定。
当然，在直流环节上也要有保护装置.详细就不讨论.具体的讨论再联系。
FRT的实物与图片可供大家参考。
但是大家所提到的FRT只是老式的,新式是在直流环节有保护装置，但输出侧仍是无源CRAWBAR。
crowbar触发以后，按照感应电动机来运行，这个只能保证发电机不脱网，而不能向电网提供无功，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，先保住控制系统不跳。
ABB号称采用了一种ACtive CROWBAR来实现低压穿越功能。
低电压穿越- 技术实现目前的低电压穿越技术一般有三种方案：一种是采用了转子短路保护技术，二种是引入新型拓扑结构，三是采用合理的励磁控制算法。
本周我主要看了前两种，以下分别介绍。
1、转子短路保护技术(crowbar电路)这是目前一些风电制造商采用得较多的方法，其在发电机转子侧装有crowbar电路，为转子侧电路提供旁路，在检测到电网系统故障出现电压跌落时，闭锁双馈感应发电机励磁变流器，同时投入转子回路的旁路(释能电阻)保护装置,达到限制通过励磁变流器的电流和转子绕组过电压的作用，以此来维持发电机不脱网运行(此时双馈感应发电机按感应电动机方式运行)。
目前比较典型的crowbar电路有如下几种：(1)混合桥型crowbar电路，如图1所示，每个桥臂有控制器件和二极管串联而成。
(2)IGBT型crowbar电路，如图2所示，每个桥臂由两个二极管串联，直流侧串入一个IGBT器件和一个吸收电阻。
(3)带有旁路电阻的crowbar电路，出现电网电压跌落时，通过功率开关器件将旁路电阻连接到转子回路中，这就为电网故障期间所产生的大电流提供了一个旁路，从而达到限制大电流，保护励磁变流器的作用。
2、引入新型拓扑结构在双馈感应发电机定子侧与电网间串联反并可控硅电路。
在正常运行时，这些可控硅全部导通，在电网电压跌落与恢复期间，转子侧可能出现的最大电流随电压跌落的幅度的增大而增大，为了承受电网故障电压大跌落所引起的的转子侧大电流冲击，转子侧励磁变流器选用电流等级较高的大功率IGBT器件，这样来保证变流器在电网故障时不与转子绕组断开时的安全。
电网电压跌落再恢复时，转子侧最大电流可能会达到电压跌落前的几倍。
因此，当电网电压跌落严重时，为了避免电压回升时系统在转子侧所产生的大电流，在电压回升以前，将双馈感应发电机通过反并可控硅电路与电网脱网。
脱网以后，转子励磁变流器重新励磁双馈感应发电机，电压一旦回升到允许的范围之内，双馈感应发电机便能迅速地与电网达到同步。
再通过开通反并可控硅电路使定子与电网连接。
这样可以减小对IGBT耐压、耐流的要求。
对于短时间内能够接受大电流的IGBT模块，可以减少双馈感应发电机的脱网运行时间。
转子侧大功率馈入直流侧会导致直流侧电容电压的升高，而直流侧的耐压等级依赖于直流侧电容的大小，因此直流侧设计crowbar电路，在直流侧安装电阻来作吸收电路，将直流侧电压限制在允许范围内。
这种方式的不足之处是：该方案需要增加系统的成本和控制的复杂性。
考虑到定子故障电流中的直流分量，需要可控硅器件能通过门极关断，这要求很大的门极负驱动电流，驱动电路太复杂。
这里的可控硅串联电路如果采用穿透型IGBT的话，IGBT必须串联二极管。
而采用非穿透型IGBT的话，通态损耗会很大。
理论上，如果利用接触器来代替可控硅开关的话，虽通态时无损耗，但断开动作时间太长。
而且由于该方案在输电系统故障时发电机脱网运行，因此对电网恢复正常运行起不到积极的支持作用。
通常双馈感应发电机的背靠背式励磁变流器采用与电网并联方式，这意味着励磁变流器能向电网注入或吸收电流。
为了提高系统的低电压穿越能力，文献提到了一种新的连接方式如图5b，即将变流器与电网进行串联连接，比如，变流器通过发电机定子端的串联变压器实现与电网串联连接，则双馈感应发电机定子端的电压为网侧电压和变流器输出的电压之和。
这样便可以通过控制变流器的电压来控制定子磁链，有效的抑制由于电网电压跌落所造成的磁链振荡，从而阻止转子侧大电流的产生，减小系统受电网扰动的影响，达到强化电网的目的。
但这种方式将增加系统许多成本，控制也比较复杂。
低电压穿越- 存在难点1)确保故障期间转子侧冲击电流与直流母线过电压都在系统可承受范围之内;2)所采取的对策应具备各种故障类型下的有效性;3)控制策略须满足对不同机组、不同参数的适应性;4)工程应用中须在实现目标的前提下尽量少地增加成本低电压穿越- 规模化工况低电压穿越金风科技于10月下旬率先在国内通过规模化工况条件下的低电压穿越测试。
此举印证了直驱永磁的天然并网优势，将有力推动金风科技全面打造“电网友好型”产品，进一步为客户发现和创造价值。
本次测试地点位于甘肃瓜州自主化示范风电场，项目装机总容量为30万千瓦，全部采用了金风科技1.5MW直驱永磁风力发电机组。
测试之前，金风科技在一天之内即完成对全部参测22台机组的低电压穿越升级改造。
10月22日，在西北电网甘肃瓜州东大桥变电站330kV人工单相短路试验条件下，有19台机组在大风满发工况下成功实现不对称低电压穿越，一次性通过比例高达86.4%。
电网和投资商对此次测试结果表示了一致认可。
低电压穿越是当电网故障或扰动引起风电场并网点电压跌落时，在一定电压跌落的范围内，风力发电机组能够不间断并网，从而维持电网的稳定运行。
在此之前，金风科技已于2010年6月在德国通过由Windtest验证的低电压穿越测试，并于2010年8月在国内通过由中国电力科学研究院验证的低电压穿越测试。
本次测试则是国内首次由数十台机组在实际运行条件下进行的工况测试，因此测试数据也更加具有实际应用价值和普遍说服力。
低电压穿越- 相关信息新的电网规则要求在电网电压跌落时，风力发电机能像传统的火电、水电发电机一样不脱网运行，并且向电网提供一定的无功功率，支持电网恢复，直到电网电压恢复，从而“穿越”这个低电压时期(区域)，这就是低电压穿越(LVRT)。
双馈风电机组低压穿越技术的原。
理:在外部系统发生短路故障时，双馈电机定子电流增加，定子电压和磁通突降，在转子侧感应出较大的电流。
转子侧变流器直接串连在转子回路上，为了保护变流器不受损失，双馈风电机组在转子侧都装有转子短路器。
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与电网相连。
一般转子各相都串连一个可关断晶闸管和一个电阻器，并且与转子侧变流器并联。
电阻器阻抗值不能太大，以防止转子侧变流器过电压，但也不能过小，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不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，进而实现风电机组在外部系统故障时的LVRT功能。