永磁风力发电系统低电压穿越技术的研究[权威资料]

永磁风力发电系统低电压穿越技术的研究 本文档格式为 WORD,感谢你的阅读。 【摘要】近年来我国的经济高速发展，国家对风力发电系统的要求也越来越高。本文对低压穿越技术的概念和技术、电压跌落对系统的影响，低压穿越技术的应用进行了探讨，希望能够对以后的研究有所助益。 【关键字】永磁风力发电、低压穿越技术 TB857 A 一、前言 风能在发电中有广泛应用，并且有很大的开发潜能，对风能的开发和利用在未来必将有广泛的前 景。低电压穿越会对电力系统带来损害，所以说对低电压穿越技术对电力系统的影响的研究十分必要，下面和笔者一起来进行探讨。 二、低压穿越技术概述 1.低压穿越结束简介 低电压穿越技术是指在风力发电系统并网过程中发生电压跌落现象时，风力发电系统能够继续实现并网，并且发电系统会向电网提供无功功率，支持电网实现恢复的工作，整个系统维持一个比较低的电压穿越这个故障发生的时间段。电网发生故障引起的电压跌落时，风力发电系统会出现电机转速转速升高、电机直流侧电压过高等现象。当风力发电系统在整个电网 中起到重要作用时，电机机组会出现解列现象，这种现象会增加电网发生故障时，发电系统恢复能力，甚至会令发电机组出现故障。 电网的电压发生电压跌落的瞬间， 会导致电网输出功率瞬时减少，此时发电系统的输出功率保持不变。这种现象导致电网和电机的输出功率不匹配和电机主电路的直流母线电压瞬间增大，导致主电路中的电力电子器件和控制器的故障。此时如果采取强制措施令直流母线电压处于稳定状态时，又会导致发电系统输出到电网端的电流增大，同样会导致整流器的损坏。如果能够在整流端采用控制器，整流器能够在电压发生额定波动范围内 可以实现电磁控制。就能够避免电压跌落现象所产生的影响，令永磁同步发电机组的低电压穿越达到比较好的效果。 2.低压穿越技术的相关标准 随着风力发电电网渗透率的不断增加，风电机组能否安全稳定运行对风电行业的发展提出了新的挑战。低电压穿越受到了越来越多的关注，各国相继对风电机组的低电压穿越能力制定了相关标准，其中我国的风电场接入电力系统技术规定对并网风电机组低电压穿越能力的要求作出了评细的说明。 国家标准对低电压穿越的基本要求：风电机组低电 El穿越是指当电力系统事故或扰动引起并网 点电 HI 跌落时，在一定的电压跌落范围和时间间隔内，风电机组能够保证不脱网连续的运行。具体为：风电机组并网点电压跌至 20%不称电伍时，风电机组能够保证不脱网连续运行 625ms； 风电机组并网点电压在发生跌落后 2s 内能够恢复到标称电压的 90%时，风电机组能够保证不脱网连续运行。对电力系统故障期间没有切出的风电场，其有功功率在故障清除后应快速恢复，自故障清除时刻开始，以至少 10%额定功率 /秒的功率变化率恢复至故障前的值。 三、不同国家对低压穿越技术的要求 1.美国标准：美国要求风电场 节点电压跌落至额定电压的 15 时，风机应有能够维持并网运行 625 ms 的 LVRT 能力；当风电场电压在发生后 3 s 内能够恢复到额定电压的90 时，风机必须保持并网运行。 2.加拿大标准：加拿大要求节点电压跌落至零时，风机应具有维持运行 150 ms 的 LVRT 能力； 3 s 内恢复到节点额定电压的 85 时，风机必须保持并网运行。 3.德国标准：德国要求有功功率输出在故 障切除后立即恢复，并且每秒钟至少增加额定功率的20 。若电压跌落深度大于额定电压均方根值的 10 ，机组必须切换 至支持电压。机组必须在通过提供电机端无功功率进行的故障识别后 20 ms 内提供电压支持，无功功率的提供必须保证电压每降低 l ，无功电流增加 2 。 4.丹麦标准：丹麦要求双重电压降落特性。它要求如果两相短路 100 ms 后间隔 300 ms 再发生一次新的 100 ms 短路时不发生切机；如果单相短路 100 ms 后间隔 1 s 再发生一次新的 100 ms 电压降落时也不切机；三相故障从额定电压的20 75开始持续存在，风电场应在电压重新到达 0.9 pu以上后，在 10 S 内达到额定功率；在电压恢复到 0.9 pu后，在 10s 内满足电网无功功率的交换要求；电压降落期间，风电场必须发到标称电流 1.0 倍的无功电流。 5.中国标准：我国风电并网标准相对落后， 2005 年发布实施的 GB/Z 19963-2005风电场接人电力系统技术规定属指导性文件； 2006 年发布试行并于 2009年重新修订的国家电网公司 Q/GDW 392-2009(风电场接人电网技术规定属企业标准。 2010 年 8 月，我国发布了能源行业标准 NB/T-2010(大型风电场并网设计技术规范和国家标准风电场接入电力系统技术规定的征求 意见稿。 四、电压跌落对风电系统的影响 当电网发生故障导致并网点电压大幅度跌落时，若按照并网规则保持风电机组不间断并网将对风电系统自身造成冲击。这一过程中，必须保证风电系统的安全与稳定，同时向电网注入一定量的无功电流。因此，分析电网电压跌落时风电系统的暂态运行过程是研究 LVRT 技术的前提。 1.FSIG 的暂态过程分析 FSIG 定子侧直接与电网连接，具有转速不可控和需要吸收无功等特点。电网电压跌落将直接作用于异步电机，引起转子转速变化，暂态过程中存在转速飞升的问题，严重 时有损坏电机的风险；同时会从电网吸收大量无功，不利于电网 2. PMSG 的暂态过程分析与 DFIG 不同， PMSG 在电网和发电机之间用变流装置隔离，网侧的变化不会直接影响到永磁电机，因此 PMSG 在实现 LVRT 上具有明显的优势。当电网电压跌落时，网侧变流器的输出电流将增大以保持输出的功率平衡，达到器件限流值时功率输出将受限，发电机的输出功率将不能及时输出，多余的能量对母线电容充电，引起直流母线电压的上升；不对称跌落时，还会引起直流侧的 2 倍频波动，这会威胁到变流器、电容器件的安全，也会影响输出电能的质量。 综上可得，研究低电压穿越技术需解决暂态过程中出现的过压、过流和直流母线电压波动问题，以保证故障穿越期间风电系统的安全运行；同时向电网提供一定量的无功，以促进电网的恢复。 五、低电压穿在永磁风力发电中的应用 在永磁直驱风力发电机组中 ,变流器使用全功率变流器。机组低电压穿越能力应主要从四个系统完善 ,分别是发电机、变流系统、变桨系统和主控系统。下面主要从这几个方面进行分析。 发电机。永磁直驱风力发电机的外转子采用永磁体励磁 ,消除了励磁损耗 ,提高了发电效率 ；不需要从电网吸收无功功率来建 立磁场 ,可以改善电网的功率因数。在低电压穿越过程 ,由于采用永磁体励磁 ,不会因为电压变化而励磁磁场发生变化 ,在这个过程中发电机的转速不受影响 ,因此发电机的输出电量不会减少 ,即发电机输出功率不变 ,这也是电网需要的。依靠无功励磁的发电机在低电压穿越过程中输出功率就会减小 ,而且电压降低的幅度越大 ,功率减少越大。在低电压穿越过程中 ,电网希望风机尽可能多的输出电能 ,来减少电网的压力。同时永磁直驱风力发电机取消了齿轮箱 ,提高了机组的效率和可靠性 ,降低了设备的维护量 ,减少了噪声污染 ；永磁直驱风力发电机转速低 ,外转子尺寸大 ,具有转动惯量大的特点 ,有利于平抑风力起伏引起的电势波动。 变流系统。变流系统采用全功率变流器 ,为电网提供高质量的电能。在低电压穿越的过程中 ,由于发电机的输出功率不变 ,变流器会尽可能多得向电网反馈有功功率 ；同时变流器也会发无功电流 ,提供容性无功 ,尽可能抬高网侧端电压 ,给电网以电压支撑 ,确保电网的波动最小 ；超出机组输出电流的 ,多余电能会通过在制动电阻消耗掉。 变桨系统。变桨系统是叶片的驱动执行机构 ,在低电压穿越过程中 ,叶片的位置保持不变。该系统的储能设备必须存储足够的电能 ,保证在低电压穿越过 程 ,能够维持叶片位置需要的电能。 六、结束语 要保证电网的安全性和稳定性就要采取相应的措施，针对低压跌落进行研究，做好对电网的保护。对本文没有涉及到的问题，今后可以继续讨论研究。 参考文献： 1 蔡帜 ,刘建政 ,梅红明 ,王健 ,刘树 .双馈风力发电机在电网电压小幅骤降时的保护策略 J. 电力系统保护与控制 . 2009(21) 2 李建林 ,徐少华 .直接驱动型风力发电系统低电压穿越控制策略 J. 电力自动化设备 . 2012(01) 3 彭凌 ,李永东 .电压跌落下双馈风力发电机矢量控制的改进 J. 电气传动 . 2010(11) 文档资料：永磁风力发电系统低电压穿越技术的研究 完整下载 完整阅读 全文下载 全文阅读 免费阅读及下载 阅读相关文档 :信息化在建筑工程管理中的应用 探讨建筑工程质量检测的重要性 我国城市交通拥堵问题的成因与对策探析 项目施工中的安全管理问题探究 屋面防水渗漏的原因及防治 外保温体系面层裂缝产生原因及控制技术 探讨公路工程施工技术与工程质量 我国市政工程项目管理的现状及应对策略探析 探讨公 路隧道竖井施工技术 土建项目中的多层建筑施工技术要点 提高铁路货运安全防范能力的对策 碳纤维布在桥梁维修加固中应用 土木工程施工质量