论文总字数：19131字

摘 要

低电压穿越即LVRT指在风机并网点电压跌落的时候，风机能够保持并网，甚至向电网提供一定的无功功率，支持电网恢复，直到电网恢复正常，从而“穿越”这个低电压时间(区域)。低电压穿越技术是解决电压跌落的一个重要解决方案，因此，它决定了风电系统能否普及、推广。本文着重对永磁直驱型风电系统如何实现低电压穿越，从工作原理、控制方法、功能及适用范围等方面进行了对比分析，总结了各自的优劣性。其中直流侧 crowbar 保护电路为优选方案，在跌落程度更深、持续时间较长的电网电压三相对称故障下进行了更进一步的仿真验证，提高了永磁直驱型风电系统的低电压穿越能力。

关键词：直驱型风电系统；电网电压跌落；低电压穿越；crowbar

Abstract

Low voltage ride through （LVRT） refers to the fan and the network voltage dip when the fans to maintain the grid, and even provide some reactive power to the grid, support the grid resume until the grid back to normal, so that "through" the low voltage time (Regional ). Low voltage ride through technology is a significant solution to solve the voltage drop and, therefore, it determines whether the popularity of wind power systems, promotion. This article focuses on how permanent magnet direct-drive wind power system to achieve low voltage ride through, from the working principle, control method, function and other aspects of the scope of a comparative analysis, summarizes the advantages and disadvantages of each. Wherein the DC crowbar protection circuit is a preferred embodiment, the degree of the drop deeper, longer duration of the three-phase grid voltage was further symmetrical fault simulation, improved permanent magnet direct-drive wind power system low-voltage ride-through capability.

Keywords: variable-speed constant-frequency(VSCF)；grid voltage sags；low voltage ride through(LVRT)；crowbar

目录

摘 要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第一章 绪论 1

1.1 风电系统的发展及背景 1

1.2 并网风电的低压穿越问题 1

第二章 永磁直驱型风电系统的数学模型和仿真 3

2.1 风力机的模型 3

2.2 双PWM变流器结构与原理 3

2.3 网侧变流器控制策略 6

2.4 本章小结 7

第三章 电压跌落故障分析 8

3.1 电网故障—电压跌落 8

3.2 电压跌落发生器 8

3.3 分析讨论电压跌落所造成的影响 8

3.4 网侧变流器跌落特性分析 10

3.5 本章小结 11

第四章 永磁直驱型风电系统低电压穿越仿真与模型 12

4.1分析比较低电压穿越技术的优劣 12

4.1.1 LVRT在直流侧的应用保护 12

4.1.2 储能 Crowbar 保护电路 14

4.2无功补偿在网侧变流器的运用 15

4.3 风电系统低压穿越特性仿真 15

4.4 本章小结 17

第五章 结论与展望 18

致谢 19

参考文献 20

第一章 绪论

1.1 风电系统的发展及背景

在今天的世界上，风力发电的装机容量逐年增加，在一些发达国家，风力发电在我国电力供应中所占的比重很高，例如，丹麦的风力发电的主要部分，有超过20%的风力发电，这是容易发生网络故障电，因此应考虑风机故障时，整个网络的运行状态，对世界的稳定，所以许多电力公司与风力发电机的技术要求越来越高和低电压技术，该技术是能够解决这个问题的新技术但通过比较低电压技术。在风被认为是一个最困难的项目，通过技术，技术的使用，将直接影响风机的使用性能。清洁是风能的第一优点，清洁和不存在资源瓶颈的风能值得依赖并且长期运用。风能是可再生能源，而不是与他们的使用处理，并减少全球风能丰富，取之不尽，用之不竭。所以风能的发展前景是光明的。首先，能源的来源是无穷的，也就是说产生的电能也是无穷的，关键就是解决中间的这部分。风电转换必然会出现一系列的问题，所以怎样解决并减少这些问题则是重中之重。本文就是对于其中的一种问题进行分析。主要解决可这些问题，那么这个行业必然会持续并增长的火爆下去。

1.2 并网风电的低压穿越问题

风能无穷无尽并且是随机生成的，用风能发出的电能必然会受风能的诸多影响。因为风的速度大小、风的方向都有着不确定性，所以会影响着电网的一系列的因数。因此，国家出台了一系列的政策从而加大了对风能的开发和应用，但是由于风能不太容易被控制，所以这样就会给我们带来一些困难。中国人口数量的庞大导致了我们必然而然的会对其大力的开发来保证电网的正常运行。以下就是风能对电力系统的一些影响。因为风能的不可控性，所以会影响着电压的稳定性；会影响着何时和何处接入短路电流；同时会影响着在并联电网时对于他的打击力；也会影响着电网的频率大小和对生产单位有着一定的要求。

我们用电的要求和局限性必然也会不知不觉的对风能有着一定的影响。电网对风能的影响主要体现在当电网发生故障时会被生产它的风电系统有着冲击的后果。当然这也要看此时的电能大小也就是说风电系统的容量大小。当产生的电能比较小的时候，发生故障，一般情况下会通过风力机组自动脱离电网而自动恢复。但是当生产电能很大并且可以穿透风电系统时，此时风力机组不会自行脱落，如果强行的将其脱离下来会造成不可挽回的影响。这时候在想恢复电网的运行就会难上加难甚至故障会更加严重。所以当电能发生故障时，一定不要慌张保持镇定，此时在想着如何操作。这个时候应该保证电网依然可以并网运行，让它起到协助电网恢复的作用。这样就会对生产电能的源头即风电系统有着更加严格的要求，这里包括本文主要研究的低压穿越、风电的自我控制能力、如何控制自己的频率等；这里面低压穿越LVRT是本文的主要研究对象，主要讲解了低压穿越的优点和如何实现它。只要可以实现，就可以把风能推广并且得到大规模的生产。所以，低电压穿越是非常的重要，而怎样找出故障是非常重要的。

为了实现低压穿越技术，又与风电系统并网运行时不同的内部结构有着很大的关系。我们以下就主要讲一下双馈变速恒频风电系统与直驱式变速恒频风电系统这俩种。它们并网运行时内部结构有着很大的区别，而这必然也决定了当电网发生故障跌落时，对风电系统造成影响的不同。

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