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摘要：目前，随着双馈式风力发电机应用逐渐增多，应用逐渐广泛，为了保障供电的稳定性，发电厂技术人员必须要研究低电压穿越技术来保障发电机的稳定性。本文将对双馈感应发电机模型进行分析，提出技术应用策略。
关键词：双馈感应发电机；风力发电；低电压穿越技术
前言
近年来，风能作为清洁能源得到了广泛的重视，风能逐渐被应用在了众多的领域。目前，利用风能发电成为了我国供电的主要方式，而双馈式风力发电机由于变速运行、变流器容量小等优点被广泛地应用。但是，在长期的运行过程中，双馈式风力发电机在电网故障处理方面仍然有一些缺陷，例如忽略了定子磁链的暂态过程，导致定子磁链定向不准确，这会降低控制效果。为此，为了避免故障的发生，在风力发电机运行过程中，其必须要借助低电压穿越技术，以保证供电稳定性和风力发电机的良好运行。
1、双馈式风力发电机的应用理论
在现阶段所有的风力发电机中双馈风力发电机拥有最为独特的特征，不过仍有一些特征与异步风力发电机较为相似，但却与异步发电机有很大方面的不同。若要谈论两种发电机的不同，首当其冲的就是转子电流双馈式胜利法电机转子电流的提供方法是励磁，并且能够根据需要随时改变电流大小，控制较为简单；但我们常见的异步发电机，没有双馈式发电机那种简单高效的调节性。再将双馈式发电机的功率大小与目前世界上功率较大的发电机进行比较时，双馈式电机完美地展现出了经济效益，而这样的原因是。第一，从工作效益看，由于双馈式电机采用控制策略，能够同时控制无功、有功两种功率，充分说明，若发生电力系统功率减少或者出现电力系统风险故障、电压变化时，双馈风力发电机不仅能够补偿输出功率，还能够提供充分的无功功率给发电机组，补充无功功率的缺少量，增加系统电压，充分提高经济效益；第二，对于变流器的选择，因双馈式发电机定子侧不像转子侧能够直接与电网进行连接，而需要变流器进行背靠背处理，从而使得定子侧能够与电网相连，因此使得在工作时能够选择容量较小的转子电流变流器，从而充分减少成本，提高经济效益。
2、风力发电机的低压穿越技术的实现要求
就双馈风力发电系统工作的具体开展情况来说，要想保证低压穿越技术的实现，需要从几个方面进行入手。首先，针对电网故障问题，要尽量避免其过电流和过电压对变流器造成损坏作用，其次，要尽量减少存在故障问题的机械其在进行运转的过程中，其进行转矩跃变为齿轮箱及其风机带来一定的冲击作用，从而避免齿轮箱及其风机所产生的机械出现一定的损坏作用。最后，其需要满足电网的低电压穿越技术标准。在德国，其风电能源的供应量是相对较大的，要想在这种情况下对风电的发展进行保证，加强电网运行稳定性，则还需要在电网电压跌落到一定幅值时，判断其是否会促进风力发电机跳机问题的发生，或是其是否能与电网维持连接较长的时间等。随着近些年来我国风电发展的迅速崛起，我国各风力资源得以丰富，很多地区都已经具有大规模的风电场项目，在这种情况下，其就会导致风电站能源所需要供应的比例得以迅速增加，进而为电网运行的稳定性带来安全隐患。需要将其标准进行有效制定。
3、低电压穿越技术在双馈式风力发电机上的应用
3.1转子短路保护技术的实现方法
为了保护电路，很多制造商会在双馈式风力发电机的转子侧增加Crowbar转子保护电路，这成为了低电压穿越技术最常见的应用方法。Crowbar转子保护电路它可以为转子侧电路提供旁路，一旦系统检测到电压跌落时，它会自动闭锁双馈感应发电机励磁变流器，并会到转子回路的旁路释放电阻，以保护设备，保障双馈式风力发电机不脱网进行运行。为此，在转子保护电路总电阻发挥着关键的作用，电阻的选取也非常重要，其既不能过大，也不能过小而不能限制电流。如果电压跌落的时间较长，超过0.1S时，会断开Crowbar使系统运行在正常工作模式，电机即可在故障期间为电网提供无功。
在故障解决以后，双馈式风力发电机会自动恢复到正常的工作状态，如果不采取控制措施，电压会恢复成暂态状态。为此，为了避免出现这个问题，在切换的过程中，工作人员必须要将各参考值设定为此过程中的实际值，这才能保障其切换到正常的状态。从这里可以看出，该方法在实际的工作中，它的实际运行效果和内部运行条件和故障特征有着密切的联系，且在切换的过程中可能会出现暂态问题，此时Crowbar退出，这将会加剧该暂态过渡过程。
3.2在定子侧安装电子开关
为了保障电力系统的良好运行，限制短路电流，避免转矩振荡，工作人员需要在定子侧安装电子开关，这样可以将定子与电网进行分离。该电子开关主要是在故障发生时，它会切断定子和电网，并控制转子侧逆变器使双馈式风力发电机去磁，一旦故障解决，它会控制电压恢复，并控制转子侧逆变器给电机励磁，使双馈式风力发电机尽快与电网同步，电机定子侧重新连接到电网，恢复正常工作。这种低电压穿越技术的实现方法会使晶闸管持续导通会降低系统效率，且该方法没有实现脱网。
3.3使用能量存储系统，控制直流电压
在风电系统发生故障的过程中，电压跌落期间为了避免问题的扩大化，工作人员需要使用能量存储系统，控制直流电压。能量存储系统主要是将故障期间产生的过剩能力存储起来，在故障解除后，将这些能量送入电网中。该方法可以有效解决Crowbar电路的切换问题，既可以保障暂态故障不会发生，又会对系统进行继续调控。但是，能量存储系统不能对转子电流进行有效的控制，要想保障电路，其必须要保证变流器选用较大容量的IGBT。利用IGBT形成的Crowbar电路，它主要是将IGBT器件安装在直流侧，在电网发生故障时，双馈式疯了发电机会作为感应电动机运行，从而实现和电网同步运行。一旦故障消除，就不断开功率开关，切除Crowbar，使双馈式风力发电机正常运行。
结束语
总而言之，为了满足电能的需求，我国风力发电场规模逐渐扩大，且随着风力发电技术和并网技术的发展，我国为了保证电网的稳定性和保障双馈式风力发电机的安全运行，避免在电压跌落期间出现问题，有关人员必须要利用低电压穿越技术，帮助风电系统度过低压阶段，发出无功给电网提供支持，以保障风力发电机的安全运行，推进风力发电场的长远发展。
参考文献：
[1]董乐.双馈风力发电机低电压穿越控制策略研究[D].辽宁工业大学，2017
[2]赵长风.基于滑模控制器的双馈异步风力发电机组低电压穿越控制策略[J].通信电源技术，2018（1）
[3]姜惠兰，李天鹏，吴玉璋.双馈风力发电机的综合低电压穿越策略[J].高电压技术，2017，43（6）
[4]孙丽玲，王艳娟.基于Crowbar串联电容的双馈风机低电压穿越综合控制策略[J].电网技术，2018，42（7）