上海電力學(xué)院的研究人員黃晶、朱武，在2015年第9期《電氣技術(shù)》雜志上撰文，首先介紹了我國《風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》
上海電力學(xué)院的研究人員黃晶、朱武，在2015年第9期《電氣技術(shù)》雜志上撰文，首先介紹了我國《風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》關(guān)于低電壓穿越的具體要求。針對撬棒保護技術(shù)（Crowbar）裝置并不能有效的保護直流母線的不足，提出了一種協(xié)調(diào)Crowbar及直流卸荷電路的方案，并利用STATCOM(staticsynonouscompensator)為風(fēng)電場提供無功功率，雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)從而實現(xiàn)低電壓穿越。
研究結(jié)果表明，適當(dāng)增加Crowbar旁路電阻，能更有效地限制轉(zhuǎn)子電流，然而，旁路電路選擇過大之后其效果不僅并不太明顯，反而會導(dǎo)致直流母線過電壓。所提出的交直流聯(lián)合保護的方案能兼顧轉(zhuǎn)子過電流及直流母線過電壓問題，并有助于并網(wǎng)點電壓的快速恢復(fù)。
近年來，雙饋風(fēng)力發(fā)電機(DFIG)憑借其可變速運行、電機造價低、發(fā)電效率高以及有功和無功功率可獨立調(diào)節(jié)等諸多優(yōu)點，占據(jù)了國際最主要的市場[1]。DFIG機組定子側(cè)與電網(wǎng)直接相連，對電網(wǎng)電壓波動非常的敏感，并且隨著基于DFIG風(fēng)電機組的風(fēng)電場容量的逐年增大，其對電網(wǎng)的影響已不可忽視。
為了保證電網(wǎng)穩(wěn)定，世界風(fēng)電各國均要求DFIG風(fēng)電機組具備低電壓穿越(LVＲT)的能力[2]。中國制定的《風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》(GB/T19963-2011)已于2012年6月正式實施[3]。因此相關(guān)研究也成為熱點。
系統(tǒng)發(fā)生故障時，由于DFIG變流器容量較小，一般為1/3額定容量，對DFIG系統(tǒng)提供的控制能力有限，抗電網(wǎng)電壓擾動能力不強。因此電網(wǎng)發(fā)生故障時，必須關(guān)注故障引起的轉(zhuǎn)子過電流以及隨之而來的直流母線過電壓[4]。
為了改進DFIG風(fēng)電機組在故障下不脫網(wǎng)運行，不少學(xué)者提出了不少改進控制策略，文獻[5-6]通過改進的內(nèi)外環(huán)PI控制策略，通過引入前饋補償?shù)姆乐梗瑢崿F(xiàn)風(fēng)電場低電壓穿越，這種方法局限于電壓跌落較輕的情況，并且其控制效果受到變流器容量的限制；文獻[7-8]采用定子磁鏈去磁法等，這類方法的優(yōu)點是不僅能應(yīng)對三相對稱故障，并且對不對稱故障也能起到有效的作用。然而這些方法往往算法比較復(fù)雜，增加了在工程的實現(xiàn)難度。
目前，行之有效的辦法大多需要在轉(zhuǎn)子側(cè)加入撬棒保護（Crowbar）電路[9-10]，也是GE，ABB等風(fēng)機制造商普遍采用的方法，從而確保勵磁變流器的運行安全，并能加快故障電流及定子暫態(tài)磁鏈的衰減，然而，撬棒保護動作期間，DFIG與普通異步機無異，將吸收大量的無功功率，不利于電壓恢復(fù)。Crowbar電阻值的選擇也是影響低電壓穿越的重要參數(shù)[11]。
為此，首先分析了我國制定的風(fēng)電場低電壓穿越的要求。通過仿真研究不同阻值對低電壓穿越的影響，在此基礎(chǔ)上，針對Crowbar動作后產(chǎn)生的直流母線過電壓及風(fēng)機吸收無功功率的問題，提出一種聯(lián)合主動Crowbar保護和直流側(cè)卸荷電路方法，并用STATCOM為系統(tǒng)提供無功功率。仿真結(jié)果驗證了所提出的低電壓穿越方案的有效性及可行性。
1低電壓穿越要求
隨著風(fēng)電機組單機容量以及風(fēng)電場規(guī)模的不管增大，風(fēng)電接入及運行對電力系統(tǒng)的影響越來越不可忽視。由于各國電力系統(tǒng)配置，風(fēng)電的比重等各不相同，目前國際上還沒有通用的風(fēng)電接入系統(tǒng)標準。
我國也于2011年，制定了的《風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》，其中明確要求風(fēng)電場應(yīng)具備低電壓穿越能力，其基本要求如圖1所示，風(fēng)電場并網(wǎng)點電壓跌至20％標稱電壓時，風(fēng)電場內(nèi)的風(fēng)電機組應(yīng)保證不脫網(wǎng)連續(xù)運行；風(fēng)電場并網(wǎng)點電壓在發(fā)生跌落后2s內(nèi)能夠恢復(fù)到標稱電壓的90％時，風(fēng)電場內(nèi)的風(fēng)電機組應(yīng)保證不脫網(wǎng)連續(xù)運行625ms[2]。
