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[摘 要] 風力發電技術是一種清潔無污染的可再生能源技術，目前發展蓬勃。隨著技術不斷的成熟，單機容量不斷增大，風電在電網中占的比 重也持續升高，大規模風電場和地區電網之間的相互影響愈發。雙饋型風力發電機組具有變流器效率高、容量小、并網功率靈活的優點， 成為目前風力發電方向的重要研究方向。本文對雙饋型風力發電機進行研究，重點研究了雙饋型風力發電機的低電壓穿越問題。

環境惡化和能源短缺是當今人類生存和發展所要解決的緊迫問題。 隨著全球工業化的快速發展，煤、天然氣、石油等常規能源的快速消 耗，同時造成了大量的環境污染;而局勢也不穩定，能源格局存在 不確定的風險。因此，中國要從改變能源結構、保護環境以及國家戰略 安全角度考慮，要尋求發展可替代能源，探索一條可持續發展的能源戰 略之路。于是，在新能源發電中技術成熟、具商業化前景的和規模 開發條件的風力發電開始大力的發展。

1 風力發電概述

在我國風力發電的初期階段，采用的風電機組都是用鼠籠式感應 電機作為發電機，因為其轉速變化范圍較小，通常稱為固定轉速機組。 上個世紀 70 年代，國外例如丹麥等國就開始研制變速風電機組，通過 幾十年的發展，在變速風電機組的研究、制造與應用方面都取得了較多 成果，并逐漸的取代定速機組，成為世界風電市場中應用廣泛的機型。 當今，應用的變速風電機組是直驅永磁同步風電機組和雙饋變速風 電機組。

2 低電壓穿越概念

當代，風力發電己經在已經成為了一種應用廣泛的新能源發電方 式，近年來風力發電裝機容量快速的增加，在電網發生故障的情況時大 多數風力發電機都會脫網保護，不會像常規發電機在電網發生故障的時 候能向電網提供頻率和電壓的保障，雖然會對電力系統的穩定性造成影 響。但是電力系統對風力發電場的運行提出了很多的規范和要求，主要 包括：無功功率和電網電壓控制、電網頻率控制、低電壓穿越控制控制 等，筆者對其中的 LVRT方面進行研究。

各國對風電機組低電壓穿越技術都有各自的要求，首先美國要求 國內風電場在發生電壓暫降故障時必須具有深度暫降到 15%額定 電壓狀態下仍能堅持并網運行 625ms 不切機的低電壓穿越能力。同 時，國內風電場在電壓暫降故障發生 3s 后，如果電壓回復到額定 值的 90%時，這段時間內發電場必須能夠持續并網運行。

丹麥風電并網導則要求風電場具有低電壓穿越能力的同時還要具 有雙重電壓降落特性。其中要求當風電場發生兩相短路 100ms 以后間 隔 300ms 如果再發生一次 100ms 的兩相短路，要保證風機并網不切 機;當出現 100ms 的單相短路且經過 1s 后如果再次出現 100ms 的單 相短路時，要求風機同樣持續并網不切機。

德國在低電壓穿越標準中指出當發生電壓暫降等故障時，風電機 組必須具有電壓支撐的能力。當電網電壓暫降，導致機端電壓下降幅度 超過額定電壓均方根值 10%時，機組必須能夠進行電壓支撐。調節裝 置必須在故障發生后的 20ms 內即可投入，通過補償無功功率抬高機端 電壓。并且要求電壓降落每增加 1 個百分點，無功電流補償大小必須同 時增加兩個百分點。

綜上所述，風電場低電壓穿越標準規定如下：1 風電場內風 ) 電機組必須具備并網點電壓降落到 20%時仍能堅持并網運行 625ms 不 切機的低電壓穿越能力;2 風電場內的全部風電機組在出現并網電壓 ) 暫降故障 3s 后，當電壓恢復到額定電壓值的 90%左右時，這時風力發 電機組會保持并網運行不會切機。目前已經投入使用的風電機組，必須 盡快展開機組改造工作，爭取盡早具備低電壓穿越能力。

3 雙饋型風力發電機的低電壓穿越現狀

目前常見的風力發電系統，按發電機類型的不同分為鼠籠式感應 發電機、電氣勵磁同步發電機和永磁式同步發電機以及雙饋式感應發電 機;從風力發電系統的驅動元件進行分類又可以分成直接驅動風力發電 系統和齒輪箱驅動風力發電系統。風機按轉速可以分為變速風力發電系 統和速風力發電系統兩類。在變速風力發電系統中，可以按風機速度調 節角度上分類包括失速調節型和槳矩調節型;通過采用的電力變換器的 容量的不同，可分為部分功率變換型變速風力發電系統和全功率變換型 變速風力發電系統。

風力發電機的雙饋感應電機的結構與繞線式異步電機很相似。這 種發電機的定子繞組與電網直接相連接，發電機的轉子繞組通過變流器 與電網相聯。當風速較低的時候，風機必須運行在低在同步轉速的運行 狀態的時候，這時才能達到比較高的狀態，充分發揮電機的效率。比較 創新的方法是維持電磁轉矩的與發電機機械轉矩的平衡，當轉子繞組從 電網中采集部分的功率然后經由定子繞組送回電網，當風速處于高風速 的時候，這時風機需要在高于同步速的時候才能運行到比較高的效率， 而在這種情況下有相當部分的功率將通過轉子繞組直接連入電網。因為 轉子與定子的兩側都可以向電網饋送能量，這樣的風機常常稱為雙饋電 機。

國內目前普遍使用的雙饋風電機組的低壓穿越技術的原理如下， 當外部系統發生短路故障時，雙饋電機定子電流增加以后，這時定子電 壓和磁通突降，在轉子側感應出較大的電流。轉子側的變流器通常串連 在轉子回路上，要保護變流器在運行時不受損失，雙饋風電機組在轉子 側通常都裝有轉子短路器。當轉子側電流超過定值一定時間后，這時轉 子短路器就被激活，轉子側的變流器就會退出運行，而電網側變流器和 定子側仍與電網相連。一般轉子各相都串連一個電阻器和一個可關斷晶 閘管，轉子側變流器也與其并聯。電阻器阻抗值比較小，以防止轉子側 變流器過電壓，具體數值需要根據具體使用而確定。當外部系統故障清 除后，轉子短路器晶閘管就會關斷，轉子側變流器重新投入運行。雙饋 感應風力發電機實現了在電網故障引起發電機變壓器系統側電壓低下 降 30%額定電壓時的 DFIG系統低電壓過渡運行控制，具有良好的應 用前景。

4 總結和展望

隨著世界各國在政策上對可再生能源發電的重視和對風力發電技 術的快速發展的大力研究，風力發電進入了一個快速發展期，而低電壓 穿越技術作為風電機組發電并網中一個非常重要的電能質量指標，越來 越受到有關單位的重視。而目前常用的雙饋式感應風力發電機在解決低 電壓穿越問題上還不夠理想。對于電網側深度電壓暫降故障，雙饋風機 只能解決大概 30%左右，離國網要求的 80%深度電壓暫降的低電壓穿 越標準還有很遠的距離。以后如何解決雙饋式風力發電機在深度電壓暫 降情況下的低電壓穿越將成為一個研究熱點。