武乐华
中车永济电机有限公司 山西永济 044500
摘 要：直驱永磁风电机组与整个电网进行并网时，需要保证符合现代化电网运行的要求与标准，但是，实际并网中直驱永磁风电机组可能出现低压穿越的问题，此问题会影响到电网运行安全，为此，技术人员提出解决此问题的策略，那就是改进双侧的变流器的控制方法，辅助变浆距控制，并重视超级电容储能装置的应用，从而让直驱永磁风电机组具备低压穿越的能力。
关键词：直驱；永磁风电机组；低压穿越
随着我国电力基础设施建设水平的提高，风电场大规模并网得以实现，风力发电系统在整个电网中的比重越来越高，这对于电力系统所产生的影响不容忽视。风电场运行的状态，直接影响到其所在电网的电能质量和稳定性。为此，必须要不断提高电网故障是风力发电机组的运行质量，在此方面投入更多精力进行研究，下面就直驱有永磁风电机组的低压穿越做简要分析：
1、风力发电的低电压穿越的要求
电网的电能质量表现出的问题，主要有几种形式，分别是电压跌落和骤升、供电中断、电压不平衡、过电压欠电压等。在众多的统计中可见，发生次数非常多的故障就是电网电压跌落。当电压跌落的时候，还会引发电压相位的跳变，而引发电压跌落的原因一般分成三种，一是电力网络故障，二是大电机启动，三是大电机再加速[1]。
如果电网出现故障，假设对大规模风场进行切除，就可能会造成电力网的瘫痪，因此，提出要求，让风电机组维持并网连接，还要能让其在电网恢复的时候，提供无功的补偿。针对电网电压的跌落进行分析，应当分成两个方向，电压跌落程度、跌落持续时间。需要对电网的电压跌落故障进行详细划分，可以分成三相电压的对称跌落以及不对称的电压跌落，而这两种不同形式，要进行低压的穿越控制时要求不相同。如果是三相对称的故障，给出要求为，风力发电机组保持不脱网方式运行的时候，发电机的转速不能超出最大的额定值，并且两侧的变流器的电流需要在限定范围内，直流母线的电压也要在额定数值范围之内。如果是不对称故障的时候，给出要求为，直流母线的电压不能出现震荡，且两侧的变流器的电流也要在限定的范围之内，网侧的变流器馈入电网，其功率不能出现震荡，才能构成低电压的穿越。
当下，从我国国家电网公司给出的风机并网技术中规定看，其一，当并网点的电网电压已经跌落到20%的时候，风电场不能脱网，同时要确保正常运行为0.625s；其二，如果电网电压正在恢复的程序中，风电机组需要保持并网运行，并在3s之内，促使电网的电压提高至额定电压值的百分之九十。另外，如果不对称的跌落是深度非常高的形式，还要抑制直流侧的过电压以及网侧的过电流，以保护风电机组的核心部件，不让其受到损害，并能提供给电网无功补偿。
2、直驱式永磁同步发电系统的低压穿越机理
分析直流母线电压的上升原因：风机发电机所产生的电能，并不能直接接入到电网中，而是需要变流器调制，让电能和电网中3要素协同，变流器该系统中非常重要的隔离设备，因此背靠背变流器会分成两个部分，其一是，机侧变流器，其二是网侧变流器。而其中的机侧变流用于整理，另外的网侧则用来逆变，这两侧变流器需要分开地控制，两变流器中间需设置直流环节，因为发电机所能发出电能会由机侧流到直流侧，然后由直流侧叨到达网侧，最后进入到电网，因此，当电流也由机侧过度到直流侧的时候，电能是由机侧的变流器进行操控，电流由网侧到电网中，电能设计通过网侧的变流器进行操控[2]。
以背靠背的变流器的拓扑结构为基础的直驱永磁风力发电系统，机侧和网侧的变流器之间有直流环节，这同整流的逆变电路并不相同，直流环节存在电容，电容作用器是电能缓存地带，而其中直流母线电容器就是能量缓冲地带，可对网侧和机侧的变流器中能量传递进行保护，从而平复两侧的能量波动。
因此，如果出现了电网的电压跌落，机侧的变流会接收到电机传递的带能，网侧变流控制同样不会改变，输出电压和电网的电压大小仙童，可是直流侧至网侧的变流器时，功率不会出现变化，网侧的变流器电流突然提升，网侧变流器出现过电流的损坏，导致电流提升，从而导致网侧的变流器输出的功率突然的下降，而多于的那部分将会缓存到直流环节，机侧的变流器所传递出电流和网侧的变流器所传递出电流并不会改版，就会出多于的功率使得直流环节中电压突然提升。
3、PMSG 功率协调控制方法
基于直驱式永磁同步发电系统的低压穿越机理的分析，提出了消除风电机组的电网低压期间出现不平衡能量问题的方法，该控制方法的逻辑见图1。
图1
那就是改进双侧的变流器的控制方法，同时辅助变浆距控制，当电网处于低压暂态的时候，运用变浆系统去控制，使得风机捕获风能变小，以改变机侧的变流器的控股方法，运用风机转子变速储能对部分机造成不平衡能量有一定承担，从而减轻机组的低压穿越风险；网侧变流器可以在最大的限度内，为电网供给无功的功率，也就能使得网侧的能量输出逐渐增大；并且，运用对直流母线添设储能装置的方式，可以存储剩余的不平衡的呢量，也就能让风电机组具备了低压穿越的能力，从而满足现代电网技术的规定，实现安全的并网运行[3]。
而为保证风电低压穿越的实现，最好应用超级电容储能装置。超级电容是一种新型期间，因为其自身具备电容特性的特点，这就需要与双向DC/DC变换器构成储能系统，将一些多于的能量存储起来，以更好地解决了母线中多余能量存在的问题。这时超级电容储能系统中充发电速度块可以确保直流两侧的功率快速地保持平衡杆，并且直流两侧的功率在平衡之后，直流母线的电压也就会稳定，也就能使得风电机组可保持安全的运行状态，从而能保证电网电压出现深度跌落的时候，有着一定低电压穿越的能力。
结束语：
综上所述，为保证电力并网的安全实现，必须保证直驱永磁风电机组具备低压穿越的能力，保持稳定的功率和电压，才能为人民群众提供更安全地电能。
参考文献：
[1]魏杰, 邱晓燕, 陈光堂,等. 基于反馈线性化技术的直驱永磁同步风电机组低电压穿越研究[J]. 可再生能源, 2013, 31(004):41-44.
[2]吴素娟, 张新燕, 孙远军. 永磁直驱风电机组低电压穿越技术的仿真分析[J]. 能源技术, 2010(4):205-209.
[3]王永强, 喻俊志, 冯静安,等. 永磁直驱风电机组低/高电压穿越研究[J]. 电力系统保护与控制, 2018, 46(009):34-42.