1.3風(fēng)力發(fā)電變流器技術(shù)電力電子變流器（系統(tǒng)）是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與電網(wǎng)的核心中間環(huán)節(jié)，堪稱風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的重中之重。在風(fēng)機(jī)控制器的統(tǒng)籌管理下，變流器要實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組的最大風(fēng)能捕獲（MPPT）;同時(shí)還必須使機(jī)組具備低電壓穿越等故障保護(hù)功能，向電網(wǎng)輸送高品質(zhì)電能。并且受限于風(fēng)電機(jī)組的空間尺寸與本錢，變流器必須做到較高的功率密度與可靠性。這對(duì)變流器系統(tǒng)的電磁性能、構(gòu)造及平安易用性等設(shè)計(jì)研究均提出了較高要求。1.3.1變流器拓?fù)渑c控制以永磁直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)為例，整個(gè)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的控制框圖如圖1.4所示。其中，變流器的控制主要包括PMSG的（電機(jī)側(cè)）PWM整流控制技術(shù)與電網(wǎng)側(cè)PWM逆變器控制技術(shù)。電機(jī)側(cè)PWM變流器通過(guò)對(duì)發(fā)電機(jī)定子勵(lì)磁與轉(zhuǎn)矩電流的解耦控制，實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，使其具備最大風(fēng)能捕獲功能，已有如最大轉(zhuǎn)矩/電流比控制、效率最優(yōu)控制、定子磁通矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等;電網(wǎng)側(cè)PWM變流器均通過(guò)調(diào)節(jié)網(wǎng)側(cè)的交直軸電流，保持直流側(cè)電壓穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)有功和無(wú)功的解輔控制，保持機(jī)組運(yùn)行在變速恒頻發(fā)電狀態(tài)；同時(shí)，配合輸出濾波器來(lái)保證電能質(zhì)量，并對(duì)電網(wǎng)故障進(jìn)展實(shí)時(shí)檢測(cè),以實(shí)現(xiàn)LVRT功能氣

圖1.4風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的控制框圖對(duì)于直驅(qū)式風(fēng)電變流器系統(tǒng)，變流器拓?fù)涑Ｒ?jiàn)的有如下幾種［3］。圖1.5二極管不控整流+逆變S1.6一棍菅￡控壑定「BOOST升送十荒登為若若e「j}a■於的

-uTTcAr——-HL7棚校整流十逆交一U（［、中嘩亨|嚀曄圖I一字四泉限全控整流+魅孌A如果將可控器件GTO或者IGBT應(yīng)用至機(jī)側(cè)和網(wǎng)側(cè)變流器，如圖1.8。利用PWM（脈寬調(diào)制）技術(shù)不但使電流波形得到很好的控制，而且PWM變流器可以四象限運(yùn)行。采用PWM調(diào)制的發(fā)電機(jī)側(cè)變流器自然為BOOST電路，發(fā)電機(jī)可以在很寬的風(fēng)速X圍內(nèi)運(yùn)行，使系統(tǒng)的風(fēng)能捕獲效率得到顯著改善。特別是雙PWM構(gòu)造的變流器中，能量可以雙向流動(dòng)，使發(fā)電機(jī)控制的靈活性得到極大提高，通過(guò)采用更多的先進(jìn)控制策略，極大的提高了系統(tǒng)整體性能。隨著可控半導(dǎo)體功率器件技術(shù)的不斷開(kāi)展，雙PWM背靠背變流器構(gòu)造得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。1.3.2變流器構(gòu)造設(shè)計(jì)正如前文所述，由于風(fēng)電機(jī)組可能面臨的各種惡劣環(huán)境條件（如風(fēng)沙、嚴(yán)寒、沿海及海上等），同時(shí)受限于變流器有限的安裝維護(hù)空間，對(duì)于風(fēng)力發(fā)電應(yīng)用場(chǎng)合變流器的功率密度、防護(hù)等級(jí)、維修性與可靠性要求較為嚴(yán)苛，這就對(duì)變流器的構(gòu)造設(shè)計(jì)與生產(chǎn)提出了更高要求。尤其對(duì)于兆瓦級(jí)低壓（直流側(cè)電壓不大于1100V）大容量風(fēng)電變流器，由于電壓等級(jí)并不算太高，變流器通過(guò)的額定電流較大.一些在小容量應(yīng)用場(chǎng)合中無(wú)需關(guān)注甚至根本不會(huì)存在的問(wèn)題卻會(huì)成為這類變流器設(shè)計(jì)的難點(diǎn)及關(guān)鍵，如開(kāi)關(guān)器件的限制，各種連接線、接頭及其線路雜散參數(shù)的影響,散熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)的高效率、低本錢、易于安裝與維護(hù)等。一般來(lái)講,3MW以下的變流器的設(shè)計(jì)采用兩電平的拓?fù)漭^為合理，三電平或多電平構(gòu)造的設(shè)計(jì)會(huì)使系統(tǒng)本錢增大。為實(shí)現(xiàn)高功率密度，變流器容量的擴(kuò)展可采用假設(shè)干功能模塊的并聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)，如假設(shè)干較低功率等級(jí)的器件并聯(lián)、三相半橋功能模塊并聯(lián)等。變流器總體設(shè)計(jì)可能會(huì)較為復(fù)雜，且對(duì)生產(chǎn)與工藝有較高要求，以便與實(shí)現(xiàn)器件或設(shè)備的均流控制。隨著單體功率器件等級(jí)的不斷提高，也可采用單個(gè)大功率IGBT功率模塊構(gòu)成一個(gè)完整三相半橋?qū)崿F(xiàn)全部的能量傳遞。其設(shè)計(jì)會(huì)相對(duì)簡(jiǎn)單，對(duì)生產(chǎn)與工藝的要求才目對(duì)降低，控制也才目對(duì)簡(jiǎn)單，但對(duì)功率器件性能及使用會(huì)有較高要求，同時(shí)必須盡量減小線路寄生參數(shù)，削弱較大di/dt與du/dt對(duì)開(kāi)關(guān)器件的影響［3］。目前,模塊化的設(shè)計(jì)理念巳充分滲透至變流器構(gòu)造設(shè)計(jì)研究中。比方考慮裝配、維護(hù)的要求和空間限制，將一個(gè)轎臂的兩個(gè)IGBT功率模塊、直流支撐回路、緩沖吸收回路與散熱系統(tǒng)全部集成，形成一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的最小功率變換功能單元,通過(guò)組合，便可構(gòu)成一套具備組件互換性的背靠背變流器。甚至也能以此最小功率變換功能單元，構(gòu)成其它拓?fù)錁?gòu)造的大功率變流器。對(duì)于二極管不控整流+逆變拓?fù)錁?gòu)造，如圖1.5。由于機(jī)側(cè)采用的是不控整流,直流母線電壓完全由機(jī)端電壓決定，而對(duì)于網(wǎng)側(cè)逆變器來(lái)說(shuō),直流電壓必須大于某一定值才能向電網(wǎng)輸出功率，當(dāng)直流母線電壓過(guò)高時(shí)，又會(huì)對(duì)變流器所用功率器件的耐壓提出背刻要求，帶來(lái)本錢增加、整機(jī)效益降低的不良影響。因此這類拓?fù)錁?gòu)造的變流器的運(yùn)行X圍通常較小，導(dǎo)致風(fēng)能利用效率極大降低;并且由于能量的單向性，難以對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)實(shí)施控制，導(dǎo)致MPPT能力不易實(shí)現(xiàn)并存在很大的低次諧波成分。不控整流+BOOST變換器+逆變拓?fù)錁?gòu)造，如圖1.6。通過(guò)BOOST變換器實(shí)現(xiàn)輸入側(cè)功率因數(shù)校正(PowerFactorCorrection,PFC),提高發(fā)電機(jī)的運(yùn)行效率，保持直流側(cè)電壓的穩(wěn)定，對(duì)發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速進(jìn)展控制,實(shí)現(xiàn)變速恒頻運(yùn)行。但這種構(gòu)造同樣受限于能量單向性問(wèn)題，無(wú)法直接對(duì)發(fā)電機(jī)實(shí)施有效的控制;并且在系統(tǒng)容量較高的應(yīng)用場(chǎng)合，設(shè)計(jì)可靠高效的大功率BOOST電路會(huì)變得較為困難。但在其它應(yīng)用場(chǎng)合，得益于這種拓?fù)錁?gòu)造相對(duì)低廉的本錢，尤其在較小功率的直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電工程中得到較多應(yīng)用［3］。相控整流+逆變拓?fù)錁?gòu)造，如圖1.7。其中電機(jī)側(cè)采用晶閘管可控整流技術(shù)。通過(guò)控制晶鬧管的導(dǎo)通時(shí)間，可以一定程度上解決直流母線電壓泵升過(guò)高問(wèn)題。但是此類相控整流依然無(wú)法實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng)，并且?guī)?lái)電機(jī)定子電流諧波更大等問(wèn)題。在嚴(yán)格的體積限制前提下,變流器的結(jié)拘及散熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)也需要充分考慮其所處的環(huán)境條件，包括較寬的溫度X圍(-15°C?45°C)、鹽霧、腐燭、潮濕和振動(dòng)沖擊等。為提高其環(huán)境適應(yīng)性,大功率變流器中通常采用液體閉式循環(huán)散熱與空氣循環(huán)冷卻相結(jié)合的設(shè)計(jì)理念，而在海上風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)合，可以考慮直接利用海水進(jìn)展高效外部冷卻。1.3.3風(fēng)力發(fā)電變流器的開(kāi)展趨勢(shì)伴隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)組容量的不斷增長(zhǎng)及未來(lái)海上風(fēng)力發(fā)電模式的牽引，近年來(lái)，風(fēng)電變流器相關(guān)技術(shù)研究得到了廣泛關(guān)注與高速開(kāi)展。⑴高功率密度、通用模塊化設(shè)計(jì)采用功率等級(jí)更高的半導(dǎo)體器件和模塊化的設(shè)計(jì)理念已深入人心。目前風(fēng)電變流器應(yīng)用最廣泛的開(kāi)關(guān)器件為絕緣門極雙極晶體管(InsulatedGateBipolarTransistor,IGBT)，而隨著變流器容量的增加，功率等級(jí)更高的集成門極換流晶閘管(IntegratedGatemutatedThyristor,IGCT)可能將逐步得到推廣應(yīng)用。而且由于IGCT器件采用平板壓接構(gòu)造(如圖1.9所示)，由上下兩個(gè)散熱端面對(duì)導(dǎo)器件工作時(shí)產(chǎn)生的損耗進(jìn)展傳導(dǎo)，與單面散熱的常規(guī)|GBT器件相比，先天就具備了提高器件功率密度的能力。另外,IGCT采用壓接封裝構(gòu)造,與常規(guī)1GBT模塊封裝相比,具有更高的可靠性。如圖1.10中所示的積木式功能模塊，具備了很高的可靠性和可維性。該積木功能模塊集成了8個(gè)IGCT單元(包括驅(qū)動(dòng))、吸收緩沖電路及水冷散熱回路，無(wú)需拆卸連接母排和冷卻管路即可取出其中任何一個(gè)IGCT單元,并且設(shè)計(jì)集成了專門的智能保護(hù)系統(tǒng)，無(wú)需額外安裝溶斷器，保證單個(gè)IGCT的損壞不會(huì)擴(kuò)散至其余部件。該功能模塊已在ABBPCS6000(5MW)全功率變流器中得到應(yīng)用。囹1.9IGCT及驅(qū)雨根狹E囹1.9IGCT及驅(qū)雨根狹E1.10二電平雙相IGCT成單己隨著風(fēng)電變流器的電壓與電流等級(jí)的不斷提高，適用于更高電壓等級(jí)與容量的多電平變流器拓?fù)涞玫搅藦V泛關(guān)注。變流器采用多電平方式后，可以有效降低對(duì)單個(gè)功率器件耐壓能力的要求，有利于更大輸出容量、更高電壓等級(jí)的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn);同時(shí)，得益于其更多電平(臺(tái)階)的電壓輸出什目對(duì)較低的dv/dt),對(duì)變流器輸出電能質(zhì)量和電磁兼容性能的提升也起到了很好的效果°ABB公司采用IGCT器件的風(fēng)力發(fā)電變流器PCS6000就是雙向二極管鉗位三電平構(gòu)造(如圖1.1I所示);SiemensAG采用高壓IGBT器件，也采用類似的拓?fù)錁?gòu)造;ALSTOM公司采用IGBT器件，不僅實(shí)現(xiàn)了飛跨電容型三電平拓?fù)鋺?yīng)用，甚至還基于IGCT開(kāi)發(fā)出了飛跨電容型五電平變頻器［3］。[E1.11匹皇疆二沒(méi)苛輯的三電平電陷拓我在NPC三電平變流器的控制技術(shù)中，電壓空間矢量調(diào)制技術(shù)與中點(diǎn)電壓波動(dòng)抑制技術(shù)是保證變流器性能的關(guān)鍵技術(shù)。對(duì)于SVPWM技術(shù)，常用的兩種調(diào)制技術(shù)的主要不同在于產(chǎn)生的中點(diǎn)電壓波動(dòng)與開(kāi)關(guān)損耗不同;其次,NPC三電平變流器不管工作在線性區(qū)，還是過(guò)調(diào)制區(qū)，均會(huì)產(chǎn)生中點(diǎn)電壓波動(dòng)，因此有必要對(duì)中點(diǎn)電壓波動(dòng)規(guī)律與中點(diǎn)電壓波動(dòng)抑制技術(shù)進(jìn)展深入研究。(3)低壓穿越問(wèn)題研究逐步深入隨著風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量的快速提高，在電網(wǎng)故障導(dǎo)致電壓跌落時(shí)，電網(wǎng)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組低電壓穿越(Lowvoltageridethrough,LVRT)能力的需求越來(lái)越迫切，變流器正是實(shí)現(xiàn)這一功能的主要環(huán)節(jié)。因此，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組能夠具備類似火力發(fā)電機(jī)組的特性標(biāo)準(zhǔn)成為了變流器設(shè)計(jì)的重要目標(biāo)之一。通過(guò)提高發(fā)電機(jī)組和變流器控制設(shè)計(jì)，在出現(xiàn)嚴(yán)重電網(wǎng)擾動(dòng)時(shí)，具備LVRT技術(shù)功能的風(fēng)電機(jī)組可以持續(xù)并網(wǎng)運(yùn)行并快速向電網(wǎng)提供無(wú)功,降低電網(wǎng)電壓崩遺的風(fēng)險(xiǎn)。1.4風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越技術(shù)近年來(lái)，風(fēng)電變流器中的低電壓穿越能力已成為大家所熟知的新名詞。根據(jù)電監(jiān)會(huì)的事故通報(bào)結(jié)果:從201|年2月至4月,XXXX、瓜州風(fēng)場(chǎng)分別發(fā)生598臺(tái)、702臺(tái)風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)事故，損失出力約840兆瓦及1000兆瓦;同年4月，又有644臺(tái)風(fēng)電機(jī)組在XXXX發(fā)生脫網(wǎng)事故，損失風(fēng)電出力854兆瓦。可見(jiàn)，由于風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越能力的欠缺，對(duì)電網(wǎng)平安穩(wěn)定運(yùn)行造成了巨大的沖擊。目前我國(guó)風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)電機(jī)組LVRT能力普遍缺乏，因此，打破國(guó)外技術(shù)壟斷，研究如何突破LVRT能力無(wú)論是在學(xué)術(shù)上還是在工業(yè)應(yīng)用方面,都具有重要的意義。1.4.1低電壓穿越定義低電壓穿越是指,風(fēng)電場(chǎng)公共并網(wǎng)點(diǎn)電壓受電網(wǎng)故障或擾動(dòng)影響而跌落時(shí)，風(fēng)電機(jī)組在規(guī)定的條件下,能夠持續(xù)在網(wǎng)運(yùn)行;而且同時(shí)具備電網(wǎng)提供相當(dāng)?shù)臒o(wú)功以恢復(fù)電壓，從而“穿越〃這個(gè)低電壓時(shí)間(區(qū)域)，待故障消除后機(jī)組自動(dòng)恢復(fù)正常運(yùn)行。如果大量風(fēng)電機(jī)組切除(脫網(wǎng))，可能會(huì)導(dǎo)致臨近電網(wǎng)系統(tǒng)潮流的大幅度變化甚至引發(fā)大規(guī)模的停電現(xiàn)象，對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性與運(yùn)行平安產(chǎn)生負(fù)面影響。因此，低電壓穿越能力是風(fēng)電機(jī)組所必需具備的能力。歐洲等興旺國(guó)家已相繼制定了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組具備電網(wǎng)故障運(yùn)行能力的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)[24_27],且不同國(guó)家有不同的要求。這些標(biāo)準(zhǔn)大體都可以用圖1.12所示的低壓穿越要求曲與使用兩電平拓?fù)湎啾龋娖酵負(fù)錁?gòu)造電壓型逆變器(ThreeLevelVSC)具有顯著優(yōu)點(diǎn)，例如能夠突破開(kāi)關(guān)管耐壓的約束，實(shí)現(xiàn)更高電壓的功率變換。中點(diǎn)箝位型(NPC)三電平變換器構(gòu)造是一種應(yīng)用廣泛的三電平構(gòu)造形式[14]。目前三電平構(gòu)造已經(jīng)廣泛運(yùn)用于大功率交流傳動(dòng)、高壓直流輸電等領(lǐng)域空間矢量脈寬調(diào)制算法因?yàn)閷儆谟?jì)算密集型算法，易于數(shù)字化實(shí)現(xiàn),直流電壓利用率高，具有明顯的優(yōu)勢(shì)，已成為三電平中點(diǎn)箝位型電壓型逆變器的主要調(diào)制算法之o在NPC三電平電壓型逆變器的實(shí)際運(yùn)行中，三相交流負(fù)載不平衡或者三相變壓器及交流濾波器參數(shù)不平衡等情況較為常見(jiàn)。NPC三電平電壓型逆變器一般采用三相三線制，在這種不平衡負(fù)載條件下，將產(chǎn)生三相不平衡負(fù)載電流，假設(shè)只考慮基波分量，由于無(wú)中線的引出，零序電流沒(méi)有通路，所以只產(chǎn)生負(fù)序電流。在負(fù)序電流的作用下，負(fù)載電壓也將不對(duì)稱，如果依然沿用傳統(tǒng)的控制策略，變換器輸出的不對(duì)稱畸變電壓有可能使所接的電力設(shè)備因過(guò)壓而造成損壞。于是各種控制策略提出用來(lái)進(jìn)展電壓波形的修正其中，將正序負(fù)序電壓分量別離，然后分別在正向旋轉(zhuǎn)的同步坐標(biāo)系和負(fù)向旋轉(zhuǎn)的同步坐標(biāo)系中分別進(jìn)展P|控制，可以到達(dá)較好的動(dòng)態(tài)性能。而別離正序負(fù)序分量的方法有低通濾波器法、陷波器法、延遲信號(hào)撤銷法等［22_23］。其中延遲信號(hào)撤銷算法在別離正、負(fù)序分量時(shí)性能較優(yōu)。實(shí)線來(lái)表示，不同的要求表達(dá)在時(shí)間點(diǎn)和電壓跌落程度的不同上。當(dāng)電網(wǎng)電壓在標(biāo)準(zhǔn)限值以上時(shí)，風(fēng)電機(jī)組必須保持在網(wǎng)運(yùn)行，并能夠按照需要，在電網(wǎng)故障及恢復(fù)階段向提供無(wú)功功率支持，協(xié)助電網(wǎng)電壓快速恢復(fù)穩(wěn)定;只有當(dāng)電網(wǎng)電壓低于規(guī)定限值以后,才允許風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)。這就要求風(fēng)電系統(tǒng)必須具有較強(qiáng)的低電壓穿越能力,能快速向電網(wǎng)提供無(wú)功支持。比方德國(guó)要求電網(wǎng)電壓跌至15%時(shí)持續(xù)300rns（即在圖1.|2中/〕==15），并且需要對(duì)電網(wǎng)提供最大為額定輸出電流的無(wú)功支持。無(wú)功的快速調(diào)節(jié)主要是為了滿足頻率調(diào)節(jié)的要求，該特性還包括電網(wǎng)故障恢復(fù)后的啟動(dòng)特性。目前,國(guó)外一些產(chǎn)品已具備較為完善的低壓穿越功能。圖1.12風(fēng)電場(chǎng)低.壓穿越要求曲吱并網(wǎng)型三相變流器普遍應(yīng)用的控制技術(shù)都是以檢測(cè)電網(wǎng)電壓為前提進(jìn)展建模、控制的，因此，當(dāng)三相電網(wǎng)電壓發(fā)生跌落或諧波畸變、跌落期間和跌落恢復(fù)時(shí),要實(shí)現(xiàn)對(duì)三相并網(wǎng)型PWM電力電子變換器的良好運(yùn)行控制，變流器需要實(shí)時(shí)檢測(cè)、采樣并分解電網(wǎng)電壓正負(fù)序分量才能順利實(shí)現(xiàn)低壓穿越控制。帶有較大延時(shí)或不夠準(zhǔn)確的電網(wǎng)信息提取將導(dǎo)致系統(tǒng)在電壓跌落時(shí)保護(hù)停機(jī)或損壞器件。在電網(wǎng)電壓對(duì)稱跌落時(shí)，要求變流器采樣系統(tǒng)能實(shí)時(shí)檢測(cè)到跌落發(fā)生時(shí)間點(diǎn)和跌落幅值，而發(fā)生不對(duì)稱跌落時(shí),還要求快速準(zhǔn)確提取電網(wǎng)電壓的正負(fù)序分量以實(shí)現(xiàn)對(duì)正負(fù)序分量分別進(jìn)展控制。這就要求變流器軟件鎖相環(huán)具備穩(wěn)態(tài)準(zhǔn)確性和動(dòng)態(tài)快速性，使控制系統(tǒng)可采取有效措施防止三相電壓不對(duì)稱引起的過(guò)電流和直流側(cè)電壓的波動(dòng)。電壓跌落與恢復(fù)過(guò)程的系統(tǒng)限制與保護(hù)電網(wǎng)電壓發(fā)生跌落時(shí)，會(huì)對(duì)變流器注入到電網(wǎng)的有功無(wú)功電流造成沖擊，該沖擊電流的大小跟電網(wǎng)電壓跌落深度、網(wǎng)側(cè)變流器的系統(tǒng)參數(shù)以及控制策略相關(guān)。全功率變流器在準(zhǔn)確及時(shí)檢測(cè)到電網(wǎng)電壓跌落的時(shí)刻、幅值以及持續(xù)時(shí)間前提下，需要采取最優(yōu)控制參數(shù)確保電壓跌落與恢復(fù)瞬間的沖擊電流最小，然后在必要情況下對(duì)電壓跌落和恢復(fù)造成的網(wǎng)側(cè)大電流沖擊采取相應(yīng)的保護(hù)措施保證機(jī)組不脫網(wǎng)。電壓跌落期間的發(fā)電能量管理電壓跌落期間PMSG的主要問(wèn)題在于能量的不匹配導(dǎo)致直流電壓的上升，即電網(wǎng)電壓因故障發(fā)生(深度)跌落后，電網(wǎng)側(cè)變換器的輸出功率將受到限制，因此并網(wǎng)變換器的電機(jī)側(cè)和電網(wǎng)側(cè)兩端的功率將出現(xiàn)不平衡。要實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組的低壓穿越能力，需采取措施儲(chǔ)存或消耗多余的能量以解決能量的匹配問(wèn)題。目前,一般通過(guò)以下幾種方式來(lái)進(jìn)展跌落期間的能量管理，具體措施包括:〉通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)槳葉來(lái)減少風(fēng)能的吸收［29］。這一措施為調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)，響應(yīng)與調(diào)節(jié)速度較慢,一般為秒級(jí)。一般適用于電網(wǎng)電壓長(zhǎng)時(shí)間的淺跌落情況。＞通過(guò)電容儲(chǔ)能來(lái)存儲(chǔ)跌落期間不能輸送至電網(wǎng)的能量該措施是利用直流母線電容的工作電壓與最大平安工作電壓之差，存儲(chǔ)局部多余能量。一般變流器設(shè)計(jì)的直流支撐電容值是有限的，允許直流電壓的升高量也是較小的，因此該措施也僅僅適用于電網(wǎng)電壓的淺跌落情況。＞通過(guò)在直流側(cè)增加撬棒保護(hù)電路［32］。即通過(guò)額外增加能量的泄放回路，將前述直流側(cè)上的多余能量消耗掉。通常在直流母線接入制動(dòng)電阻和斬波裝置，將多余能量消耗在制動(dòng)電阻上，這一方法控制簡(jiǎn)單且本錢低廉,目前應(yīng)用較多。我國(guó)2012年底公布并于2012年6月1曰實(shí)施的?風(fēng)電場(chǎng)接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定?128],對(duì)風(fēng)力發(fā)電的LVRT也提出了要求。因此當(dāng)前對(duì)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的LVRT問(wèn)題進(jìn)展深入研究并設(shè)計(jì)相關(guān)試驗(yàn)平臺(tái)已成為當(dāng)務(wù)之急。1.4.2直驅(qū)式機(jī)組的低壓穿越電網(wǎng)電壓的瞬間降落，此時(shí)網(wǎng)側(cè)PWM變流器輸出電流有限，導(dǎo)致其輸出功率減小;而此時(shí)發(fā)電機(jī)的輸出功率保持不變，導(dǎo)致變流器輸入輸出功率失衡，必然造成變流器直流母線電壓泵升；同時(shí)，如不及時(shí)穩(wěn)定直流母線電壓，也會(huì)導(dǎo)致輸出到電網(wǎng)的電流增大，過(guò)高的電壓電流應(yīng)力會(huì)威脅變流器的運(yùn)行及平安。不同于DFIG風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的定子經(jīng)背靠背PWM變流器與電網(wǎng)才目接，即使在電網(wǎng)電壓跌落期間，變流器中間直流側(cè)電壓發(fā)生一定波動(dòng),也便于電機(jī)側(cè)變流器保持對(duì)發(fā)電機(jī)的良好控制。所以才目對(duì)DFIG而言,直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的LVRT實(shí)現(xiàn)更為方便。對(duì)于直驅(qū)式機(jī)組而言，要實(shí)現(xiàn)低壓穿越，需要解決如下幾個(gè)問(wèn)題：⑴三才目電網(wǎng)不對(duì)稱信息的快速準(zhǔn)確提取并網(wǎng)型三相變流器普遍應(yīng)用的控制技術(shù)都是以檢測(cè)電網(wǎng)電壓為前提進(jìn)展建模、控制的，因此，當(dāng)三相電網(wǎng)電壓發(fā)生跌落或諧波畸變、跌落期間和跌落恢復(fù)時(shí),要實(shí)現(xiàn)對(duì)三相并網(wǎng)型PWM電力電子變換器的良好運(yùn)行控制，變流器需要實(shí)時(shí)檢測(cè)、采樣并分解電網(wǎng)電壓正負(fù)序分量才能順利實(shí)現(xiàn)低壓穿越控制。帶有較大延時(shí)或不夠準(zhǔn)確的電網(wǎng)信息提取將導(dǎo)致系統(tǒng)在電壓跌落時(shí)保護(hù)停機(jī)或損壞器件。在電網(wǎng)電壓對(duì)稱跌落時(shí)，要求變流器采樣系統(tǒng)能實(shí)時(shí)檢測(cè)到跌落發(fā)生時(shí)間點(diǎn)和跌落幅值，而發(fā)生不對(duì)稱跌落時(shí),還要求快速準(zhǔn)確提取電網(wǎng)電壓的正負(fù)序分量以實(shí)現(xiàn)對(duì)正負(fù)序分量分別進(jìn)展控制。這就要求變流器軟件鎖相環(huán)具備穩(wěn)態(tài)準(zhǔn)確性和動(dòng)態(tài)快速性，使控制系統(tǒng)可采取有效措施防止三相電壓不對(duì)稱引起的過(guò)電流和直流側(cè)電壓的波動(dòng)。電壓跌落與恢復(fù)過(guò)程的系統(tǒng)限制與保護(hù)電網(wǎng)電壓發(fā)生跌落時(shí)，會(huì)對(duì)變流器注入到電網(wǎng)的有功無(wú)功電流造成沖擊，該沖擊電流的大小跟電網(wǎng)電壓跌落深度、網(wǎng)側(cè)變流器的系統(tǒng)參數(shù)以及控制策略相關(guān)。全功率變流器在準(zhǔn)確及時(shí)檢測(cè)到電網(wǎng)電壓跌落的時(shí)刻、幅值以及持續(xù)時(shí)間前提下,需要采取最優(yōu)控制參數(shù)確保電壓跌落與恢復(fù)瞬間的沖擊電流最小，然后在必要情況下對(duì)電壓跌落和恢復(fù)造成的網(wǎng)側(cè)大電流沖擊采取相應(yīng)的保護(hù)措施保證機(jī)組不脫網(wǎng)。電壓跌落期間的發(fā)電能量管理電壓跌落期間PMSG的主要問(wèn)題在于能量的不匹配導(dǎo)致直流電壓的上升，即電網(wǎng)電壓因故障發(fā)生(深度)跌落后，電網(wǎng)側(cè)變換器的輸出功率將受到限制，因此并網(wǎng)變換器的電機(jī)側(cè)和電網(wǎng)側(cè)兩端的功率將出現(xiàn)不平衡。要實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組的低壓穿越能力，需采取措施儲(chǔ)存或消耗多余的能量以解決能量的匹配問(wèn)題。目前,一般通過(guò)以下幾種方式來(lái)進(jìn)展跌落期間的能量管理，具體措施包括：＞通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)槳葉來(lái)減少風(fēng)能的吸收［29］。這一措施為調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的機(jī)械系統(tǒng),響應(yīng)與調(diào)節(jié)速度較慢，一般為秒級(jí)。一般適用于電網(wǎng)電壓長(zhǎng)時(shí)間的淺跌落情況。＞通過(guò)電容儲(chǔ)能來(lái)存儲(chǔ)跌落期間不能輸送至電網(wǎng)的能量該措施是利用直流母線電容的工作電壓與最大平安工作電壓之差，存儲(chǔ)局部多余能量。一般變流器設(shè)計(jì)的直流支撐電容值