论文部分内容阅读
摘?要 本文以双馈风力发电机低电压穿越技术为引导，围绕双馈风力发电机低电压穿越技术来分析问题。文章首先就风机低电压穿越功能的基本原理进行了阐述，继而对加低电压穿越功能的必要性进行分析研究，最后得出双馈风力发电机低电压穿越的结论。
关键词 双馈风力发电机；低电压穿越；技术
中图分类号 TM614 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)071-0149-01
日益严重的能源和环境问题，人类社会的可持续发展受到严重威胁，世界开始寻求和探索可再生能源和新能源的开发和使用。可再生能源，包括水能，生物质能，风能，太阳能，地热能和海洋能资源潜力，环境污染少，可持续利用，有利于人与自然的能量之间的和谐发展。从可再生能源资源和发展水平，除了水电，生物质能，风能和太阳能可再生能源的快速发展。随着经济发展和社会进步，世界将更加注重环保和全球气候变化，通过发展新能源的发展战略，法规和政策，以进一步加快可再生能源的发展。风能是一种清洁和可持续能源与常规能源相比，风力发电是不依赖于外部能源，没有燃料价格风险，发电成本与稳定，有没有碳排放和其他环境成本；此外，在全球范围内使用风能的分布是非常广泛的。正是因为这些独特的优势，风力发电已成为许多国家可持续发展战略的重要组成部分，并迅速发展。
1 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：Ψ8=L8i8+LmirΨr=Lmi8+Lrir（1）式中：i8ir、Ψ8、Ψr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。如果它不能有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，在图1所示的增加。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。因此，这种能量存储系统的使用，也可以是故障期间多余的能量储存失败后并入电网。
图1 原理图
2 增加低电压穿越功能的必要性
我国风能资源分布很不均匀，风能资源丰富，如新疆，内蒙古，甘肃，吉林，河北等省市，地区分布极不均匀，局部负荷低，电网鞍弱。风电场输出是由风速决定，是不可控的风速，风力发电具有不确定性和多变性的特点。此外，风扇更允许工作电压0.9 pu～1.1 pu，超出这个范围，风机会因保护动作而跳机，，导致失去了风力发电在网格系统。如果不采用台理的并网技术，当风电接入到弱电网时或电网接入较高比例的风电时，将电网稳态运行时的无功功率，有功功率，系统电压控制和动态稳定的不利影响。
随着装机容量的风力发电，风力发电在电力系统的变化在不断增加。系统阻力小的风电场稳定运行的风电装机能力不能被视为风力发电??能力增加，这一比例每年增加系统的权利，风电场运行系统的稳定性，不可忽视的影响。世界电力系统连接到电网的风电场，即使通过常规电源的标准要求的风电场，日益严格的要求。风电场容量相对较小，分散连接到电网，风电场被视为一个分布式电力系统发生故障，可以立即退出运行。与新能源应用技术的快速发展，风力发电场的数量和单个风电场安装容量增加系统风力发电装机总容量的比例越来越高，对电力系统的影响也是越来越大。为了保持在电力系统的稳定运行改善的风力涡轮机的自己的技术水平，另一个风电场/风电机组的并网后电网公司国家提出1更严格的技术要求，包括低电压穿越（lowvoltageride-though，LVRT）能力、，无功功率控制能力，输出功率的控制能力，低电压穿越是最大的风力涡轮机制造技术的设计挑战。提高风力发电场/风力发电机的低电压穿越能力，将不可避免地导致风力发电机组/风电场项目成本增加，较高的低电压穿越能力要求更严格的工程造价。因此，在建议的风力发电机组低电压穿越能力非常经济的风电场风力涡轮机的类型，风电场的风力发电机组低电压穿越功能曲线估值提出要求的规划阶段的具体要求的风电场规划设计阶段。
3 双馈风力发电机低电压穿越结论
不间断运行的风力涡轮机最关键的问题是通过低电压穿越能力的风力发电机组双馈风力发电机组相比，今天的最广泛使用的变速恒频风力发电机1。工作的具体结果可归纳如下。
1）在电网发生故障的双馈电机的电磁过程的详细分析，并通过严格的理论分析，推导出双馈电机定子磁链和转子发生各种电网故障当电网相问故障引起的电压值时，电机的危害的结论，提供了理论依据的低电压穿越保护战略。
2）双馈电机励磁系统-背靠背转换器在电网电压故障分析的动态过程，并推导出，虽然在电网电压故障的直流电压值大的
波动。
3）双馈电机在三相对称故障恢复进行深入的理论分析电网的暂态过程，推导出在不同时期的定子磁链和转子感应电压，当电压恢复电网的规模。
4）主动撬的撬杠动作电机棒法是不可控的状态，电网电压恢复时会吸收从电网大量无功，不利于恢复电网电压的缺点，研究积极改进方法撬杆种方法的基础上采取主动，撬棒和转子侧系列电阻的方法相结合的理论研究和仿真结果表明该方法的有效性。
5）建立双馈机通过实验平台的低电压穿越的，有权基于对积极撬棍技术的低电压穿越战略进行了初步实验。电网干扰的双馈感应发电机转子侧的积极撬棒保护电路和电网侧的储能装置加入战略的运作失败。对称故障情况下保护电路，可实现离网运行结果表明，该系统称为严重的电力储能设备的作用更加稳定。通过模拟和粉尘检测验证，这种方法确实是可行的。并收到了一定成效。为进一步研究和网络的稳定性提供了一定的基础。
参考文献
[1]王伟,孙明冬,朱晓东.双馈式风力发电低电压穿越技术分析[J].电力系统自动化，2007，Vo1．31,No.23.
[2]杨淑英.双馈型风力发电变流器及其控制[D].合肥工业大学,2007.
[3]胡家兵,孙丹,贺益康.电网电压骤降故障下双缺风力发电机建模与控制[J].电力系统自动化,2006,30(8):21,26.
[4]胡书举,李建林,许洪华.变速恒频风电系统应对电网故障的保护电路分析[J].变流技术与电力牵引,2008,1:45,55.
关键词 双馈风力发电机；低电压穿越；技术
中图分类号 TM614 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)071-0149-01
日益严重的能源和环境问题，人类社会的可持续发展受到严重威胁，世界开始寻求和探索可再生能源和新能源的开发和使用。可再生能源，包括水能，生物质能，风能，太阳能，地热能和海洋能资源潜力，环境污染少，可持续利用，有利于人与自然的能量之间的和谐发展。从可再生能源资源和发展水平，除了水电，生物质能，风能和太阳能可再生能源的快速发展。随着经济发展和社会进步，世界将更加注重环保和全球气候变化，通过发展新能源的发展战略，法规和政策，以进一步加快可再生能源的发展。风能是一种清洁和可持续能源与常规能源相比，风力发电是不依赖于外部能源，没有燃料价格风险，发电成本与稳定，有没有碳排放和其他环境成本；此外，在全球范围内使用风能的分布是非常广泛的。正是因为这些独特的优势，风力发电已成为许多国家可持续发展战略的重要组成部分，并迅速发展。
1 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：Ψ8=L8i8+LmirΨr=Lmi8+Lrir（1）式中：i8ir、Ψ8、Ψr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。如果它不能有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，在图1所示的增加。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。因此，这种能量存储系统的使用，也可以是故障期间多余的能量储存失败后并入电网。
图1 原理图
2 增加低电压穿越功能的必要性
我国风能资源分布很不均匀，风能资源丰富，如新疆，内蒙古，甘肃，吉林，河北等省市，地区分布极不均匀，局部负荷低，电网鞍弱。风电场输出是由风速决定，是不可控的风速，风力发电具有不确定性和多变性的特点。此外，风扇更允许工作电压0.9 pu～1.1 pu，超出这个范围，风机会因保护动作而跳机，，导致失去了风力发电在网格系统。如果不采用台理的并网技术，当风电接入到弱电网时或电网接入较高比例的风电时，将电网稳态运行时的无功功率，有功功率，系统电压控制和动态稳定的不利影响。
随着装机容量的风力发电，风力发电在电力系统的变化在不断增加。系统阻力小的风电场稳定运行的风电装机能力不能被视为风力发电??能力增加，这一比例每年增加系统的权利，风电场运行系统的稳定性，不可忽视的影响。世界电力系统连接到电网的风电场，即使通过常规电源的标准要求的风电场，日益严格的要求。风电场容量相对较小，分散连接到电网，风电场被视为一个分布式电力系统发生故障，可以立即退出运行。与新能源应用技术的快速发展，风力发电场的数量和单个风电场安装容量增加系统风力发电装机总容量的比例越来越高，对电力系统的影响也是越来越大。为了保持在电力系统的稳定运行改善的风力涡轮机的自己的技术水平，另一个风电场/风电机组的并网后电网公司国家提出1更严格的技术要求，包括低电压穿越（lowvoltageride-though，LVRT）能力、，无功功率控制能力，输出功率的控制能力，低电压穿越是最大的风力涡轮机制造技术的设计挑战。提高风力发电场/风力发电机的低电压穿越能力，将不可避免地导致风力发电机组/风电场项目成本增加，较高的低电压穿越能力要求更严格的工程造价。因此，在建议的风力发电机组低电压穿越能力非常经济的风电场风力涡轮机的类型，风电场的风力发电机组低电压穿越功能曲线估值提出要求的规划阶段的具体要求的风电场规划设计阶段。
3 双馈风力发电机低电压穿越结论
不间断运行的风力涡轮机最关键的问题是通过低电压穿越能力的风力发电机组双馈风力发电机组相比，今天的最广泛使用的变速恒频风力发电机1。工作的具体结果可归纳如下。
1）在电网发生故障的双馈电机的电磁过程的详细分析，并通过严格的理论分析，推导出双馈电机定子磁链和转子发生各种电网故障当电网相问故障引起的电压值时，电机的危害的结论，提供了理论依据的低电压穿越保护战略。
2）双馈电机励磁系统-背靠背转换器在电网电压故障分析的动态过程，并推导出，虽然在电网电压故障的直流电压值大的
波动。
3）双馈电机在三相对称故障恢复进行深入的理论分析电网的暂态过程，推导出在不同时期的定子磁链和转子感应电压，当电压恢复电网的规模。
4）主动撬的撬杠动作电机棒法是不可控的状态，电网电压恢复时会吸收从电网大量无功，不利于恢复电网电压的缺点，研究积极改进方法撬杆种方法的基础上采取主动，撬棒和转子侧系列电阻的方法相结合的理论研究和仿真结果表明该方法的有效性。
5）建立双馈机通过实验平台的低电压穿越的，有权基于对积极撬棍技术的低电压穿越战略进行了初步实验。电网干扰的双馈感应发电机转子侧的积极撬棒保护电路和电网侧的储能装置加入战略的运作失败。对称故障情况下保护电路，可实现离网运行结果表明，该系统称为严重的电力储能设备的作用更加稳定。通过模拟和粉尘检测验证，这种方法确实是可行的。并收到了一定成效。为进一步研究和网络的稳定性提供了一定的基础。
参考文献
[1]王伟,孙明冬,朱晓东.双馈式风力发电低电压穿越技术分析[J].电力系统自动化，2007，Vo1．31,No.23.
[2]杨淑英.双馈型风力发电变流器及其控制[D].合肥工业大学,2007.
[3]胡家兵,孙丹,贺益康.电网电压骤降故障下双缺风力发电机建模与控制[J].电力系统自动化,2006,30(8):21,26.
[4]胡书举,李建林,许洪华.变速恒频风电系统应对电网故障的保护电路分析[J].变流技术与电力牵引,2008,1:45,55.