摘 要 本文以雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)低電壓穿越技術(shù)為引導(dǎo)，圍繞雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)低電壓穿越技術(shù)來分析問題。文章首先就風(fēng)機(jī)低電壓穿越功能的基本原理進(jìn)行了闡述，繼而對加低電壓穿越功能的必要性進(jìn)行分析研究，最后得出雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)低電壓穿越的結(jié)論。

關(guān)鍵詞 雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)；低電壓穿越；技術(shù)

中圖分類號 TM614 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)071-0149-01

日益嚴(yán)重的能源和環(huán)境問題，人類社會的可持續(xù)發(fā)展受到嚴(yán)重威脅，世界開始尋求和探索可再生能源和新能源的開發(fā)和使用?？稍偕茉矗ㄋ?，生物質(zhì)能，風(fēng)能，太陽能，地?zé)崮芎秃Ｑ竽苜Y源潛力，環(huán)境污染少，可持續(xù)利用，有利于人與自然的能量之間的和諧發(fā)展。從可再生能源資源和發(fā)展水平，除了水電，生物質(zhì)能，風(fēng)能和太陽能可再生能源的快速發(fā)展。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會進(jìn)步，世界將更加注重環(huán)保和全球氣候變化，通過發(fā)展新能源的發(fā)展戰(zhàn)略，法規(guī)和政策，以進(jìn)一步加快可再生能源的發(fā)展。風(fēng)能是一種清潔和可持續(xù)能源與常規(guī)能源相比，風(fēng)力發(fā)電是不依賴于外部能源，沒有燃料價(jià)格風(fēng)險(xiǎn)，發(fā)電成本與穩(wěn)定，有沒有碳排放和其他環(huán)境成本；此外，在全球范圍內(nèi)使用風(fēng)能的分布是非常廣泛的。正是因?yàn)檫@些獨(dú)特的優(yōu)勢，風(fēng)力發(fā)電已成為許多國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，并迅速發(fā)展。

1 風(fēng)機(jī)低電壓穿越功能的基本原理

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電阻非常小，電網(wǎng)故障，雙饋發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的情況下。忽略轉(zhuǎn)子電阻的影響，并持續(xù)很短的時(shí)間分析。可假設(shè)暫態(tài)過程中轉(zhuǎn)速不變。穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，其磁鏈表達(dá)式為：Ψ₈=L₈i₈+L_mi_rΨ_r=L_mi₈+L_ri_r（1）式中：i₈i_r、Ψ₈、Ψ_r分別為定、轉(zhuǎn)子電流和磁鏈；L₈、i_r分別為定、轉(zhuǎn)子電感；L_m為電機(jī)勵(lì)磁電感。根據(jù)雙饋電機(jī)的電感特性，在故障前后，定子之交的變化是持續(xù)的。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路故障，增幅在雙饋電機(jī)定子電流，定子電壓和磁通轉(zhuǎn)儲。在轉(zhuǎn)子側(cè)大電流，振幅高達(dá)3倍的額定電流值。如果它不能有效地抑制這種瞬態(tài)電流。則與轉(zhuǎn)子相連的變流器就會因過電流而退出運(yùn)行。使風(fēng)力渦輪機(jī)無法控制勵(lì)磁電流和失去控制的電磁轉(zhuǎn)矩，在很短的時(shí)間內(nèi)迅速增加的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的速度。當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定極限值時(shí)風(fēng)力渦輪機(jī)將操作，從而嚴(yán)重影響電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。因此，在轉(zhuǎn)子側(cè)電路，主動(dòng)保護(hù)電路，使用限制，以防止損壞轉(zhuǎn)子側(cè)變流器，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組低電壓穿越轉(zhuǎn)子過電流和過電壓的直流，在圖1所示的增加?？紤]到風(fēng)的一部分不能進(jìn)入電網(wǎng)，將系統(tǒng)內(nèi)的吸收，導(dǎo)致充電電容的直流電壓迅速增加。這整個(gè)負(fù)的低電壓。因此，這種能量存儲系統(tǒng)的使用，也可以是故障期間多余的能量儲存失敗后并入電網(wǎng)。

圖1 原理圖

2 增加低電壓穿越功能的必要性

我國風(fēng)能資源分布很不均勻，風(fēng)能資源豐富，如新疆，內(nèi)蒙古，甘肅，吉林，河北等省市，地區(qū)分布極不均勻，局部負(fù)荷低，電網(wǎng)鞍弱。風(fēng)電場輸出是由風(fēng)速?zèng)Q定，是不可控的風(fēng)速，風(fēng)力發(fā)電具有不確定性和多變性的特點(diǎn)。此外，風(fēng)扇更允許工作電壓0.9 pu～1.1 pu，超出這個(gè)范圍，風(fēng)機(jī)會因保護(hù)動(dòng)作而跳機(jī)，，導(dǎo)致失去了風(fēng)力發(fā)電在網(wǎng)格系統(tǒng)。如果不采用臺理的并網(wǎng)技術(shù)，當(dāng)風(fēng)電接入到弱電網(wǎng)時(shí)或電網(wǎng)接入較高比例的風(fēng)電時(shí)，將電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的無功功率，有功功率，系統(tǒng)電壓控制和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的不利影響。

隨著裝機(jī)容量的風(fēng)力發(fā)電，風(fēng)力發(fā)電在電力系統(tǒng)的變化在不斷增加。系統(tǒng)阻力小的風(fēng)電場穩(wěn)定運(yùn)行的風(fēng)電裝機(jī)能力不能被視為風(fēng)力發(fā)電??能力增加，這一比例每年增加系統(tǒng)的權(quán)利，風(fēng)電場運(yùn)行系統(tǒng)的穩(wěn)定性，不可忽視的影響。世界電力系統(tǒng)連接到電網(wǎng)的風(fēng)電場，即使通過常規(guī)電源的標(biāo)準(zhǔn)要求的風(fēng)電場，日益嚴(yán)格的要求。風(fēng)電場容量相對較小，分散連接到電網(wǎng)，風(fēng)電場被視為一個(gè)分布式電力系統(tǒng)發(fā)生故障，可以立即退出運(yùn)行。與新能源應(yīng)用技術(shù)的快速發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電場的數(shù)量和單個(gè)風(fēng)電場安裝容量增加系統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)總?cè)萘康谋壤絹碓礁?，對電力系統(tǒng)的影響也是越來越大。為了保持在電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行改善的風(fēng)力渦輪機(jī)的自己的技術(shù)水平，另一個(gè)風(fēng)電場/風(fēng)電機(jī)組的并網(wǎng)后電網(wǎng)公司國家提出1更嚴(yán)格的技術(shù)要求，包括低電壓穿越（lowvoltageride-though，LVRT）能力、，無功功率控制能力，輸出功率的控制能力，低電壓穿越是最大的風(fēng)力渦輪機(jī)制造技術(shù)的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。提高風(fēng)力發(fā)電場/風(fēng)力發(fā)電機(jī)的低電壓穿越能力，將不可避免地導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機(jī)組/風(fēng)電場項(xiàng)目成本增加，較高的低電壓穿越能力要求更嚴(yán)格的工程造價(jià)。因此，在建議的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組低電壓穿越能力非常經(jīng)濟(jì)的風(fēng)電場風(fēng)力渦輪機(jī)的類型，風(fēng)電場的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組低電壓穿越功能曲線估值提出要求的規(guī)劃階段的具體要求的風(fēng)電場規(guī)劃設(shè)計(jì)階段。

3 雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)低電壓穿越結(jié)論

不間斷運(yùn)行的風(fēng)力渦輪機(jī)最關(guān)鍵的問題是通過低電壓穿越能力的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組相比，今天的最廣泛使用的變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)1。工作的具體結(jié)果可歸納如下。

1）在電網(wǎng)發(fā)生故障的雙饋電機(jī)的電磁過程的詳細(xì)分析，并通過嚴(yán)格的理論分析，推導(dǎo)出雙饋電機(jī)定子磁鏈和轉(zhuǎn)子發(fā)生各種電網(wǎng)故障當(dāng)電網(wǎng)相問故障引起的電壓值時(shí)，電機(jī)的危害的結(jié)論，提供了理論依據(jù)的低電壓穿越保護(hù)戰(zhàn)略。

2）雙饋電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)-背靠背轉(zhuǎn)換器在電網(wǎng)電壓故障分析的動(dòng)態(tài)過程，并推導(dǎo)出，雖然在電網(wǎng)電壓故障的直流電壓值大的

波動(dòng)。

3）雙饋電機(jī)在三相對稱故障恢復(fù)進(jìn)行深入的理論分析電網(wǎng)的暫態(tài)過程，推導(dǎo)出在不同時(shí)期的定子磁鏈和轉(zhuǎn)子感應(yīng)電壓，當(dāng)電壓恢復(fù)電網(wǎng)的規(guī)模。

4）主動(dòng)撬的撬杠動(dòng)作電機(jī)棒法是不可控的狀態(tài)，電網(wǎng)電壓恢復(fù)時(shí)會吸收從電網(wǎng)大量無功，不利于恢復(fù)電網(wǎng)電壓的缺點(diǎn)，研究積極改進(jìn)方法撬桿種方法的基礎(chǔ)上采取主動(dòng)，撬棒和轉(zhuǎn)子側(cè)系列電阻的方法相結(jié)合的理論研究和仿真結(jié)果表明該方法的有效性。

5）建立雙饋機(jī)通過實(shí)驗(yàn)平臺的低電壓穿越的，有權(quán)基于對積極撬棍技術(shù)的低電壓穿越戰(zhàn)略進(jìn)行了初步實(shí)驗(yàn)。電網(wǎng)干擾的雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)的積極撬棒保護(hù)電路和電網(wǎng)側(cè)的儲能裝置加入戰(zhàn)略的運(yùn)作失敗。對稱故障情況下保護(hù)電路，可實(shí)現(xiàn)離網(wǎng)運(yùn)行結(jié)果表明，該系統(tǒng)稱為嚴(yán)重的電力儲能設(shè)備的作用更加穩(wěn)定。通過模擬和粉塵檢測驗(yàn)證，這種方法確實(shí)是可行的。并收到了一定成效。為進(jìn)一步研究和網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性提供了一定的基礎(chǔ)。

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