風電機組低電壓穿越能力研究
科技專論
作者：劉文龍
【摘要】本文的研究內容共分為三個部分，首先是對低電壓穿越能力定義，然後以此引出了低電壓穿越的技術類型，最後一部分主要研究的是低電壓穿越模型建立的原理。
【關鍵詞】低電壓；原理；風電機組；功能
自2005年起我國的風電機組裝機容量出現了迅猛的增長，其增長的速度和裝機容量的建設，在世界範圍內處於領先的地位，由於我國的風能潛力巨大，所以未來其將成為我國能源的主要來源。
1、低電壓穿越能力的定義
風力發電行業建設的初期階段，風電機組在我國的電力機組中所占的比例相對比較小，一旦發生風電場風電機組的脫網事故，對電網衝擊的影響是有限的。但是，隨著風電機組裝機容量隨著風力行業的發展而不斷的增大、電網的穿透率也相應的提高，如果出現風力發電機從電網上大規模脫網事故將對電力係統的恢複起到製約的作用，對電力係統的可靠性、安全性和穩定性都會帶來不利的影響，確保風電機組不脫網，並且其對於電網電壓的恢複還起到了一定的作用，這些都要求風力發電機能夠具備低電壓穿越能力（LVRT）。
我們可以將其概述為：當風力發電機的端電壓出現降低，並且處於一定值的時候，風電機組不會從電網脫網，進而繼續保持運行，其還能夠為整個係統提供無功來實現係統電壓的恢複。而當風力發電機具備了低電壓穿越的能力，就可以有效的避免保護動作的時間，當故障排除之後就可以快速的恢複運行。最簡單的我們可以定義為：小型發電係統在一定的時間內承受一定限值的電網低電壓而不退出運行的能力。
2、低電壓穿越技術類型
低電壓穿越對於風電機組來說作用是非常重要的，低電壓穿越技術實現的類型主要分為三種，第一是比較常用的短路保護技術，第二種是我國引入的新型拓撲結構，第三種技術是采用合理的控製算法的技術類型。以下著重對第一種技術進行研究，其中比較典型的是crowbar電路。其實現過程主要有兩種，一種是利用硬件電路的增加實現，另外的一種是可以不增加硬件電路來實現。
（1）不進行硬件電路增加實現低電壓穿越。首先，要將定子磁化電流的動態過程考慮進去，通過建立相對精確的模型，采取一定的控製策略來繼續進行暫態電流的減少，最本來的動態量進行補償，做到當電壓出現波動的時候做到動態響應的提高。其次當雙饋感應發電機的轉子以及定子相應的漏感都出現增加的情況，則需要通過增加轉子電流去進行抵消，用此來增加風電機組的低電壓穿越能力的提高。當電網出現故障的時候，從定子工頻過電流來進行考慮，因為定子電流工頻的分量所引起的轉子電流出現分量就會受到限製，這時候要對定子磁鏈的暫態直流分量來滅磁，而這一滅磁的過程是需要通過發電機定子電阻來實現的，這就使得當發生故障的時候有效的規避轉子通過電流。
（2）利用硬件電路的增加來實現低電壓穿越。在實際的工程實例當中，要想做到有效的控製所需要做的就是在電流與電壓二者之間得到均衡，這就是使處於低電壓、低電流的時候係統能夠對能量進行吸收。但是這種控製方法隻適合於當電壓降低不是十分嚴重的情況，而當電壓跌落較為嚴重的時候，單純的依靠策略去控製是很難做到低電壓穿越的，這時候就需要增加硬件電路來實現。利用雙饋感應發電機來進行低電壓穿越的實現是現在使用最多的方法。保護電路主要有兩種，分別為被動式的和主動式的，工作基本原理是：通過當轉子繞組電流的定值較高的時候，就可以利用保護電路與轉子繞組進行短接、將轉子側變流器進行切除，用這樣的過程來實現對轉子側變流器的保護。這時候雙饋感應發電機的雙饋調速就會處於不可控狀態。
3、低電壓模型建立原理分析