風力發電能夠順利地并入一個國家或地區的電網，主要取決于電力系統對供電波動反映的能力。風電機組由于風的隨機性，運行時對無功只能就地平衡等原因將對電網造成一定的影響。在過去，我國風力發電所占電力系統供電的比例不大，大型電網具有足夠的備用容量和調節能力，風電接入，一般不必考慮頻率穩定性問題，當電力系統某處發生電壓暫降時風力發電機可以瞬間脫網進行自我保護。但對于先如今，我國風力資源的不斷開發。風力發電所占我國電網供電的比例與日俱增就不得不考慮電網電壓暫降時風力發電機組脫網給電力系統所帶來嚴重的影響系統的穩定運行這時就需要風電機組具有低電壓穿越能力，保證系統發生故障后風電機組不間斷并網運行。

電壓暫降：供電電壓有效值供電電壓有效值突然將至額定電壓的10%~90%。然后又恢復至正常電壓，這一過程的持續時間為10ms~60s。

低電壓穿越，指在風力發電機并網點電壓跌落的時候，風機能夠保持電壓跌落會給電機帶來一系列暫態過程, 如出現過電壓、過電流或轉速上升等, 嚴重危害風機本身及其控制系統的安全運行。一般情況下若電網出現故障風機就實施被動式自我保護而立即解列, 并不考慮故障的持續時間和嚴重程度, 這樣能最大限度保障風機的安全, 在風力發電的電網穿透率(即風力發電占電網的比重) 較低時是可以接受的。然而, 當風電在電網中占有較大比重時, 若風機在電壓跌落時仍采取被動保護式解列, 則會增加整個系統的恢復難度, 甚至可能加劇故障, 最終導致系統其它機組全部解列, 因此必須采取有效的措施, 以維護風場電網的穩定。

電網發生故障(尤其是不對稱故障) 的過渡過程中, 電機電磁轉矩會出現較大的波動, 對風機齒輪箱等機械部件構成沖擊, 影響風機的運行和壽命。定子電壓跌落時, 電機輸出功率降低, 若對捕獲功率不控制, 必然導致電機轉速上升[5～ 7]。在風速較高即機械動力轉矩較大的情況下, 即使故障切除, 雙饋電機的電磁轉矩有所增加, 也難較快抑制電機轉速的上升, 使雙饋電機的轉速進一步升高,吸收的無功功率進一步增大, 使得定子端電壓下降, 進一步阻礙了電網電壓的恢復, 嚴重時可能導致電網電壓無法恢復, 致使系統崩潰[9, 10] , 這種情況與電機慣性、額定值以及故障持續時間有關。

低電壓穿越，指在風力發電機并網點電壓跌落的時候，風機能夠保持并網，甚至向電網提供一定的無功功率，支持電網恢復，直到電網恢復正常，從而"穿越"這個低電壓時間(區域)。低電壓穿越是對并網風機在電網出現電壓跌落時仍保持并網的一種特定的運行功能要求。不同國家(和地區)所提出的低電壓穿越要求不盡相同。目前在一些風力發電占主導地位的國家，如丹麥、德國等已經相繼制定了新的電網運行準則，定量地給出了風電系統離網的條件。

在《國家電網公司風電場接入電網技術規定》(修訂版)中也明確地給出了風機組應該具備的低電壓穿越能力：

規定的低電壓穿越要求為;

a)風電場內的風電機組具有在并網電壓跌至20%額定電壓時能夠持續并網運行625ms的低電壓穿越能力。

b)風電場并網點電壓在發生跌落后3s內能夠恢復到額定電壓的90%時，風電場內的風電機組保持并網運行。對于目前尚不具備低電壓穿越能力且已投運的風電場，應積極開展機組改造工作，已具備低電壓穿越能力。

有功恢復;

對故障期間沒有切出電網的風電場，其有功功率在故障切除后快速恢復，以至少10%額定功率\秒的功率變化率恢復至故障前的值。

對于電網發生不同類型故障的情況，對風電場低電壓穿越的要求如下：

a) 當電網發生三相短路故障引起并網點電壓跌落時，風電場并網點各線電壓在圖中電壓輪廓線及以上的區域內時，場內風電機組必須保證不脫網連續運行;風電場并網點任意相電壓低于或部分低于圖中電壓輪廓線時，場內風電機組允許從電網切出。

b) 當電網發生兩相短路故障引起并網點電壓跌落時，風電場并網點各線電壓在圖中電壓輪廓線及以上的區域內時，場內風電機組必須保證不脫網連續運行;風電場并網點任意相電壓低于或部分低于圖中電壓輪廓線時，場內風電機組允許從電網切出。

c) 當電網發生單相接地短路故障引起并網點電壓跌落時，風電場并網點各相電壓在圖中電壓輪廓線及以上的區域內時，場內風電機組必須保證不脫網連續運行;風電場并網點任意相電壓低于或部分低于圖中電壓輪廓線時，場內風電機組允許從電網切出。

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目前的低電壓穿越技術一般有三種方案：一種是采用了轉子短路保護技術，二種是引入新型拓撲結構，三是采用合理的勵磁控制算法。

1、轉子短路保護技術(crowbar電路)

這是目前一些風電制造商采用得較多的方法，其在發電機轉子側裝有crowbar電路，為轉子側電路提供旁路，在檢測到電網系統故障出現電壓跌落時，閉鎖雙饋感應發電機勵磁變流器，同時投入轉子回路的旁路(釋能電阻)保護裝置,達到限制通過勵磁變流器的電流和轉子繞組過電壓的作用，以此來維持發電機不脫網運行(此時雙饋感應發電機按感應電動機方式運行)。

目前比較典型的crowbar電路有如下幾種：

a)混合橋型crowbar電路，如圖1所示，每個橋臂有控制器件和二極管串聯而成。

b)IGBT型crowbar電路，如圖2所示，每個橋臂由兩個二極管串聯，直流側串入一個IGBT器件和一個吸收電阻。

c)帶有旁路電阻的crowbar電路，，出現電網電壓跌落時，通過功率開關器件將旁路電阻連接到轉子回路中，這就為電網故障期間所產生的大電流提供了一個旁路，從而達到限制大電流，保護勵磁變流器的作用。

2、引入新型拓撲結構

這種結構與傳統的軟啟動裝置類似，在雙饋感應發電機定子側與電網間串聯反并可控硅電路。 在正常運行時，這些可控硅全部導通，在電網電壓跌落與恢復期間，轉子側可能出現的最大電流隨電壓跌落的幅度的增大而增大，為了承受電網故障電壓大跌落所引起的的轉子側大電流沖擊，轉子側勵磁變流器選用電流等級較高的大功率IGBT器件，這樣來保證變流器在電網故障時不與轉子繞組斷開時的安全。電網電壓跌落再恢復時，轉子側最大電流可能會達到電壓跌落前的幾倍。因此，當電網電壓跌落嚴重時，為了避免電壓回升時系統在轉子側所產生的大電流，在電壓回升以前，將雙饋感應發電機通過反并可控硅電路與電網脫網。脫網以后，轉子勵磁變流器重新勵磁雙饋感應發電機，電壓一旦回升到允許的范圍之內，雙饋感應發電機便能迅速地與電網達到同步。再通過開通反并可控硅電路使定子與電網連接。這樣可以減小對IGBT耐壓、耐流的要求。對于短時間內能夠接受大電流的IGBT模塊，可以減少雙饋感應發電機的脫網運行時間。轉子側大功率饋入直流側會導致直流側電容電壓的升高，而直流側的耐壓等級依賴于直流側電容的大小，因此直流側設計crowbar電路，在直流側安裝電阻來作吸收電路，將直流側電壓限制在允許范圍內。

這種方式的不足之處是：該方案需要增加系統的成本和控制的復雜性。考慮到定子故障電流中的直流分量，需要可控硅器件能通過門極關斷，這要求很大的門極負驅動電流，驅動電路太復雜。這里的可控硅串聯電路如果采用穿透型IGBT的話，IGBT必須串聯二極管。而采用非穿透型IGBT的話，通態損耗會很大。理論上，如果利用接觸器來代替可控硅開關的話，雖通態時無損耗，但斷開動作時間太長。而且由于該方案在輸電系統故障時發電機脫網運行，因此對電網恢復正常運行起不到積極的支持作用。

通常雙饋感應發電機的背靠背式勵磁變流器采用的與電網并聯方式，這意味著勵磁變流器能向電網注入或吸收電流。為了提高系統的低電壓穿越能力，文獻提到了一種新的連接方式，即將變流器與電網進行串聯連接，比如，變流器通過發電機定子端的串聯變壓器實現與電網串聯連接，則雙饋感應發電機定子端的電壓為網側電壓和變流器輸出的電壓之和。這樣便可以通過控制變流器的電壓來控制定子磁鏈，有效的抑制由于電網電壓跌落所造成的磁鏈振蕩，從而阻止轉子側大電流的產生，減小系統受電網擾動的影響，達到強化電網的目的。但這種方式將增加系統許多成本，控制也比較復雜。

低電壓穿越能力是當電力系統中風電裝機容量比例較大時，電力系統故障導致電壓跌落后，風電場切除會嚴重影響系統運行的穩定性，這就要求風電機組具有低電壓穿越(Low Voltage Ride Through，LVRT)能力，保證系統發生故障后風電機組不間斷并網運行。