逆变器低电压闭锁功能

一般风力发电机组的低电压穿越能力是如何实现的？

目前市场上的风力发电机组主要分为三类：直接并网的定速异步机（FSIG）、同步直驱式风机（PMSG）和双馈异步式风机（DFIG）。

1. 直接并网的定速异步机（FSIG）的低电压穿越能力（LVRT）实现方式：

在电压跌落期间，FSIG面临的主要问题在于电磁转矩的衰减可能导致转速飞升。一种简单的解决方法是通过快速变桨来减少输入的机械转矩，从而限制转速的上升。然而，由于风机桨叶具有很大的惯性，这种方法要求风机具备良好的变桨性能。不足之处在于这种方法无法提供无功以支持电网的恢复。可以通过采用静态无功补偿（SVC）方案，实时补偿所需的无功，从而改善稳态运行波形，提高故障穿越能力。

2. 同步直驱式风机（PMSG）的低电压穿越能力（LVRT）实现方式：

在电压跌落期间，PMSG的主要问题在于能量不匹配可能导致直流电压上升。可以采取储存或消耗多余能量的措施来解决能量匹配问题。选择器件时，可以放宽电力电子器件的耐压和过流值，并提高直流电容的额定电压。这样，在电压跌落时可以储存多余的能量，并允许网侧逆变器电流增大，输出更多能量。这种方法主要从增大功率输出和储能的角度出发，适用于短时电压跌落故障。减小同步机电磁转矩设定值，可以引起发电机转速上升，从而储存风机部分输入能量，有效减小发电机的输出功率。也可以直接采用变桨控制，减少风机的输入功率。结合增加器件容量的方法可以进一步提高穿越裕度。

3. 双馈异步式风机（DFIG）的低电压穿越能力（LVRT）实现方式：

与FSIG和PMSG相比，DFIG在电压跌落期间面临的威胁最大。电压跌落导致的暂态转子过电流、过电压可能会损坏电力电子器件，同时电磁转矩的衰减也可能导致转速上升。常用的方法是在发电机转子侧安装crowbar电路，为转子侧电路提供旁路。在检测到电网系统故障和电压跌落时，闭锁双馈感应发电机的励磁变流器，并投入转子回路的旁路（释能电阻）保护装置，限制通过励磁变流器的电流和转子绕组过电压，从而维持发电机不脱网运行（此时双馈感应发电机按照感应电动机方式运行）。

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