风力发电低电压穿越技术综述.doc

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1、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

2、：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：8=L8i8+Lmirr=Lmi8+L

3、rir(1)式中:i8ir.屮8、屮r分别为定、转子电流和磁链；L8、ir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。如果它不能冇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。因此，在转子侧电路，主动保

4、护电路，使用限制，以防止损坏转子侧变流器，风力发电机组低电压穿越转子过电流和过电压的直流。考虑到风的一部分不能进入电网，将系统内的吸收，导致充电电容的直流电压迅速增加。这整个负的低电压。不同类型风机低电压穿越的现实情况，若想提高风电机组的低电压穿越能力,就要增加工程造价，电压低落吋，不同类型的机组的暂态特性不同。目前市场上风电机组类型大致可分为三类：直接并网的定速异动电机FSIG、同步直驱式风机PMSG和双馈异步式风机DFIGo2.1定速异动电机FSIG和双馈异步式风机DFIGFSIG和DFIG均是定子测直接连接电网，电压的跌落在电机的定子

5、端电压上能够直接反映出来，在电压跌落的瞬间，定子磁因为不能随定子端电压变化，便出现直流成分，若是不对称故障还会引发负序分量，相对于较高的转速运转的电机转子会形成较大的转差，从而产生较大的转子电流,使得转子过电压和过流的现象加重。DFIG转子侧边接有AC/DC/AC变流器,如果不控制转子电流的话，较高的转子暂态电流会损坏电力电子器件或影响其使用寿命，而如果控制转子电流，又会使变流器电压升高从而损坏变流器。2.2同步直驱式风机PMSG对于同步直驱式风力发电机，由于其定子和电网不是直接连接，是经AC/DC/AC交流器与电网连接的。电压跌落瞬间，输

6、出功率减小，而发电机的输出功率不变，由于这种不匹配直流母线电压将会上升，这样会威胁到电子电器的安全。如果这时候采取控制措施，使直流母线的电压保持不变，又会增加输出到电网的电流，可能最终导致变流器的损坏。3低电压穿越的实现办法3.1FSIG的低电压穿越实现在低电压的跌落瞬间，可以运用变浆控制来减小转矩，保持转速不发生变化。由于风机的桨叶惯性非常大，因此，风机的变桨性能必须要求很高。而且异步电机在运行时需耍吸收无功，所以在操作时通常是按照最大功率输出安装电容器组來减少无功的吸收，但是这种方法也可能引起系统的电压波动，从而导致发电机械的磨损，在故

7、障发生时还会使邻近母线出现过电压。我们采用的方法是安装一个静态的无功补偿器以实现补偿，这样能使稳态运行时的波形得到改善。还有一种方法是采用静态同步补偿器来调节电压，这样补偿的电流不会随着电压的下降而下降，低电压穿越能力得到增强。3.2DFIG的低电压穿越实现提高双馈异步式风力发电机的低电压穿越能力大致的方法可以采用转子短路保护技术、合理的控制策略当电压跌落瞬间，通过给发电机转子安装一个提供旁路电路，为转子侧的电流提供一条通道，即crowbar电路。电压跌落时，双馈异步式风力发电机的励磁变流器关闭，这时，转子侧的电流从crowbar电路通过，

8、励磁变流器的电流和转子绕组的电压均能得到控制，发电机也能不脱网照常运行。另外，还可以通过改进双馈异步式风力发电机的励磁控制策略来实现低电压的穿越。电压跌落时，亦可限制转子电流交流