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风力发电系统低压穿越控制技术研究

摘要：随着生态环境的破坏和自然资源的逐渐枯竭，我们对于环保、节能的

工作也逐渐重视起来。在此基础上，利用各种新能源进行环保发电的系统和设施

也被逐渐研发出来，其中风力发电就是尤为环保和节能的可循环发电能源。进一

步对风力发电系统的各种创新技术展开全面的研发，能够对环境保护和资源节约

的工作提供有效地帮助。本文就风力发电系统中低压穿越控制技术展开研究，希

望能够对这项技术在风力发电系统的设计和应用提供一定的帮助。

关键词：风力发电系统；低压穿越控制；技术研究

引言：目前国内对于风力发电系统和相关技术的研究已较为成熟，但是在部

分技术环节的研发过程中依旧存在一定的缺陷。当下的风力发电系统主要分为双

馈风力发电系统与直驱风力发电系统，这种全新类型的风力发电系统相较于以往

的风力发电系统来说，能够更加顺利地完成变速，让整个系统对风力的利用率获

得有效地提升。这类风力发电系统目前所存在的问题主要是低压穿越的功能不够

完善，风电机组往往会在运行过程中发生脱网的现象，导致整个系统的故障。因

此对于风力发电系统低压穿越控制技术的研究和改良就尤为重要了。

1.

低压穿越控制技术的研究现状

低压穿越控制技术主要是针对风电机组在产生电压下降的情况下依旧可以维

持其并网运作的功能进行控制，为了能够维持电网的电压需要向其输入一定的无

功功率电压。并且目前许多风力发电系统在运作的时候所产生的电压下降的问题

都较为常见，所以必须要加强在其电压下降的情况下能够维持风电机组正常运作

的功能。尽管目前国内各个风电机组的制造企业对于其设备的制造质量越来越重

视，然而其整体对于低电压穿越控制技术的应用依旧不够完善，需要得到进一步

的提高和改善。

二、低压穿越控制技术的应用内容

变流器的电流在其电网电压瞬间降低的时候会急剧上升，导致这种现象发生

的原因就是

风电机组要维持其输出功率稳定所造成的。对于风力发电系统的热稳定和热

容量的维持来说，需要选用更加合适的限流方法来让这类情况不会再次产生。当

电网的电压跌落的程度较为严重的时候，会由于其瞬间输入以及输出的功率不同

而使得其直流侧电容的电压产生较为剧烈的浮动，要是在这样的状况下没有对其

进行及时限制和做出相应处理方式的话，就会让其变流器受到严重的损坏。针对

这种情况，我们应当选用变流器脉宽调制技术来对其展开相应的处理，让电压波

动受到有效的抑制。通过这种方法同时可以让电磁转矩和定子输出的功率下跌。

不光是在电网电压下降的状况发生时对其整体的电压以及过量电流能够进行有效

的抑制，低压穿越控制技术同样需要能够对风力发电系统在出现问题时对其供给

相应的无功功率技术的开发，以此来让风力发电系统的迅速修复问题的功能得到

[1]

有效的增强。

三、双馈式风力发电系统低压穿越控制技术的应用研究

想要让风电机组在运行过程中出现问题的时候，双馈式风力发电系统不会出

现脱网的现象，符合风力发电系统并网的低压穿越规格，如今相关研究领域的各

个专家都对双馈式风力发电系统的维护功能以及其低压穿越控制的技术展开了全

面的钻研。其主要研究方式能够分为以下两类：首先是其控制策略，这类控制技

术相较来说实现起来较为容易，同时其所需要耗费的资金也并不多，然而当风电

机组所出现的问题较为严重的情况下，这种方式的控制效果就不会彰显得特别突

出；其次就是对其电路的控制，利用对其风电机组和控制系统相关硬件的添加来

实现这种方式。但是这种方式的问题就在于其成本较高，不能够大范围地在各种

风力发电站的建设和开发中进行使用。这两种技术的应用和开发都会存在一定的

优势和缺陷，接下来便对控制策略的方式展开进一步的研究。

在电网电压出现瞬间降低的情况时，其风电机组的转子侧出现直流过电压以

及过电流。所以，双馈式风电机组必须要能够具备特殊的控制策略，也就是要能

够有效限制转子侧过电流和直流过电压。而双馈式风力发电系统想要提升其低压

穿越控制的功能，就必须要把其出现问题时候的定子磁链直流分量以及其负序分

量所造成的过电流进行降低或者去除。利用反电动势的限制对其产生问题的部位

展开相应的电流限制，并且经过转子电压降低定子磁链里的负序分量和直流分量。

并且将其转子电流进行定向，让转子电流可以把磁链里的一些负序分量和直流分

量进行消除。并且还需要对直流电压以及转子电流暂态相应展开进一步的限制，

防止其过高，而且还必须要对其消除掉的部分分量展开进一步的控制，提升其转

子电流的消除效果，这部分效用能够利用提