低电压穿越控制技术

目前，关于风力发电系统的低电压穿越研究大多针对双馈型风力发电机组，需采用主动式或被动式Crowbar来避免风力发电机变流器的过电压和过电流，虽然可以满足并网准则对低电压穿越的要求，但存在以下固有问题：

（1）双馈电机变为不受控的异步发电机后，稳定运行的转速范围受最大转差率限制而变小，若变桨系统未能快速限制捕获的机械转矩，仍很容易导致转速飞升。

（2）由于Crowbar动作前后，发电机的励磁分别由变流器和电网提供，两种状态的切换会在低电压穿越过程中对电网造成无功冲击。

（3）即使在低电压穿越过程中网侧变流器保持联网，受其容量限制，提供的无功功率主要供给异步发电机建立磁场，而对系统的无功支持很弱。(www.xing528.com)

对于永磁同步发电机来说，发电机经由全功率整流器通过交—直—交转换接入电网，发电机和电网不存在直接耦合。电网电压的瞬间降落会导致输出功率减小，而发电机的输出功率瞬时不变，这将导致功率不匹配，引起直流母线电压上升，威胁电力电子器件安全。如果采取措施稳定直流母线电压，又会导致输出到电网的电流增大，同样会威胁变流器的安全。但是当变流器直流侧电压在一定范围波动时，发电机侧一般都能保持可控性，在电网电压跌落期间发电机可以保持很好的电磁控制，所以直驱式永磁同步发电系统的低电压穿越相对容易。

事实上直驱机组在电网故障下运行仍然会产生很多问题。以永磁同步风力发电机组为例，在电网故障情况下，以常规电流控制为基础的功率变换器直流母线电压可能超出额定值，网侧变换器输出电流增大可能危及电力电子器件的安全运行，网侧变换器输出功率含有2倍工频波动，直流母线电压含有2倍工频纹波，网侧变换器输出电流含有负序分量和谐波等。因此，必须解决直驱式风力发电机组在电网故障下运行面临的诸多问题，提高其故障穿越能力，满足故障穿越标准。

文献［75］对直驱式风力发电故障穿越控制方法进行了综述分析。首先根据电网故障特征，分析了直驱风力发电机组在故障运行条件下的功率关系，根据分析结果将电网故障情况下机组实现故障穿越所面临的问题总结为由电网电压正序分量有效值下降带来的“有功不平衡”和电网电压负序分量带来的“功率波动”两类问题。在此基础上，对目前直驱风力发电机组的故障穿越方法进行了总结和分类，将“有功不平衡”控制策略分为减小发电机的输出功率来减小换流器的输入功率、在直流母线处消除不平衡功率、增大网侧换流器输出功率能力3种方法；将“功率波动”控制策略分为消除并网电流负序分量和消除直流母线电压纹波2种方法，并分析了不同方法的优缺点。根据现有方法的优缺点对直驱风力发电机组故障穿越控制方法的研究方向进行了展望。