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1、风力发电机组变频器风力发电机组变频器 沈 菲 低电压穿越 近年来，穿越要求随着风力发电装 机容量的不断扩大，电力部门对风力发电机 （或者风电场）提出了一系列的并网要求， 主要包括：电网频率控制、无功功率和电网 电压控制、低电压以及电能质量控制等。 （1）什么是低电压穿越（Low Voltage Ride Through，LVRT）？ （2）为什么需要低电压穿越？ （4）如何实现低电压穿越？ （3）低电压穿越期间风机系统发生了什么？ （1）什么是低电压穿越（Low Voltage Ride Through ，LVRT）？ 当电网故障或扰动引起风电场并网点的电压跌落时，在一定电压跌 落的范围内，风
2、电机组能够不间断并网运行。 （2）为什么需要低电压穿越？ 当风电场装机容量较低时，对电网影响较小，风机可 以直接脱网。 当风电场装机容量比较高时，不能忽视风机对电网的 影响；大量的风机切除会影响电网功率的流动，破坏电网 的平衡，甚至使电网崩溃。 风机低电压穿越期间，按照最大能力发出有功功率， 可以尽量减小电网功率缺口，并根据国网标准发出无功电 流以支撑电网电压恢复。在电网电压恢复后能快速恢复正 常发电状态，缩短电网功率的缺口时间，有利于电网稳 定。 （3）低电压穿越期间风机系统发生了什么？ 1）定子、转子出现暂态过电流，可能造成变频器损坏； 2）使绕组温度急剧上升，产生过热，可能破坏绕组绝缘
3、，甚至可能烧坏电机，需进行过热保护； 3）出现很大的电磁力；附加的转矩、应力可能损坏机械 部分； 4）使双馈电机的电磁转矩出现脉动，引起电机振动； 5）继电保护的误动。 6）输入功率不变，输出功率降低，导致发电机超速 在电网电压跌落情况下，风电机组中的双馈感应发电机会导 致转子侧过流，同时转子侧电流的迅速增加会导致转子励磁 变流器直流侧电压升高，发电机励磁变流器的电流以及有功 和无功都会产生振荡。这是因为双馈感应发电机在电网电压 瞬间跌落的情况下，定子磁链不能跟随定子端电压突变，从 而会产生直流分量，由于积分量的减小，定子磁链几乎不发 生变化，而转子继续旋转，会产生较大的滑差，这样便会引 起转
4、子绕组的过压、过流。如果电网出现的是不对称故障的 话，会使转子过压与过流的现象更加严重，因为在定子电压 中含有负序分量，而负序分量可以产生很高的滑差。过流会 损坏转子励磁变流器，而过压会使发电机的转子绕组绝缘击 穿。为了保护发电机励磁变流器，采用过压、过流保护措施 势在必行， 保护动作即风机脱网。 （4）如何实现低电压穿越？ 主控和变频器协调配合，主控防止风机超速， 变频器泄放掉短路能量以保护发电机和变频器。 变频器为实现低电压穿越的主要设备。 u主动Crowbar u被动Crowbar 被动crow-bar电路采用整流二极管或反向并联 的晶闸管； 主动crow-bar主要采用完全可控的IGB
5、T器件； 区别：电力电子器件是否可控 硬件结构方面区别： 效果区别：被动Crowbar会导致变频器停机， 主动Crowbar则可完成低电压穿越。 故障期间，风电机组应采取什么样的控制策略 1）实时检测转子电流和直流母排电压，若转子电流 和直流母排电压未超过限定值，变频器正常工作， 不被切除，crow-bar不动作； 2）若转子电流超过设定值，而直流母排电压未过压 ，则关闭IGBT，但此时续流二极管处于导通状态， 转子给直流母排充电，crow-bar依然不动作； 3）当直流母排电压超过转子电压时，续流二极管被 关断，同时切入crow-bar； 4）当故障完全清除后，crow-bar被切除，变流器
6、重新 启动投入运行状态。 第七章 安全注意事项 非专业人员不得安装和维护变频器。 在开始安装之前，发电机和变频器必须和电网隔离。 在将变频器的接线及电机接线断开之前，严禁对电机进 行绝缘测试。 在操作变频器之前，必须确保变频器已可靠接地。 禁止接触带电的变频器、发电机电缆和发电机。要接触 这些部件，必须在断开输入交流电源后五分钟并用万用 表测量接触处对接地点电压，确认变频器已放电完毕。 小心烫伤，变频器机柜内的某些部件，如功率半导体的散 热器等，在断电后还需要一段时间才能冷却下来。 在变频器或外部控制电路带电时，严禁操作控制电缆。 印制板上带有对静电十分敏感的元器件，请不要直接接触 印制板。当
7、主电路带电时，单板可能带有危险的电压。 日常维护和故障处理: 1.确保风机处于停机状态 2.断开配电变压器开关和并网柜主开关 3.手动关掉UPS 完成上述操作后等待5分钟，可以对控制柜和功 率柜进行维护。若要对并网柜进行维护，完成上 述三项操作后，继续以下操作： 断开箱变维修开关，彻底断电并等待5分钟。 需要碰触变频器内金属物体时，必须用万用表测 量其对接地铜排的电压，以确保安全！ 附：1.变频器的型式试验 参考标准： NB/T 31003-2011大型风电场并网设计技术规范 GB/T 19963-2011 风电场接入电力系统技术规定 NB/T 31014-2011双馈风力发电机变频器制造技
8、术规范 GB/T25388 风力发电机组 双馈式变流器 1.外观及外形尺寸检查（机械尺寸、接线端子 等） 2.配电及螺栓检查（电缆、螺栓、器件装配等 ） 3.绝缘及耐压测试（铜排对地） 4.电气性能测试（并网冲击电流、直流纹波、 dudt、功率因数电能质量、高电压等） 试验内容： 5.保护功能试验 6.加载及过载试验 7.温升试验 8.低电压穿越试验 9.电网适应性试验（频率波动、电压THD等 ） 2.高原型设计 高原空气密度低、干燥、昼夜温差大等自然环 境对电气设备的运行将产生不利影响，故在电气 设备选型和设计时，需针对高原特殊环境采取相 应的措施。对所有电气产品的电气距离、绝缘电 压、工频耐压、冲击耐压均需要进行相应修正处 理应用，对所有电气元件进行降容应用，如断路 器、继电器、接触器、电源等的容量进行校核。 GB/T 20645-2006特殊环境条件高原用低压电器技术要求 GB/T 22580-2008特殊环境条件高原电气设备技术要求 GB20626-2006高原电工电子产品 高原型主要标准依据：
