（大唐新能源山東公司 山東濟(jì)南 250014）

摘要：雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的建立能夠滿足人們對(duì)電力資源的需求，但是在實(shí)際的運(yùn)行過程中還存在一些問題，低電壓運(yùn)行技術(shù)能夠?qū)﹄p饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行保護(hù)和控制，從而確保雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，在解決人們用電需求的同時(shí)，還能為人們提供一個(gè)良好的用電環(huán)境。因此本文將主要分析雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的低電壓運(yùn)行技術(shù)。

關(guān)鍵詞：雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)；低電壓運(yùn)行技術(shù)

前言：隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，自然環(huán)境也受到了不同程度的污染，在這種情況下人們對(duì)資源的需求量卻不斷增高。不可再生資源的儲(chǔ)量有限，不能滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的能源需求，風(fēng)能作為可再生能源之一，能夠?yàn)殡娏ο到y(tǒng)提供較好的發(fā)電方式，既滿足了人們對(duì)能源的需求，又促成了雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的建立。

1雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)概述

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們已經(jīng)不再滿足于傳統(tǒng)的煤炭發(fā)電技術(shù)，進(jìn)而轉(zhuǎn)向更加環(huán)境、智能發(fā)電領(lǐng)域的研究?！半p饋”的意思是定子電壓由電網(wǎng)提供，轉(zhuǎn)子的電壓由變流器進(jìn)行提供，雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)是變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的主要形式之一，它能夠使得發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速隨著風(fēng)速的變化而變化，風(fēng)速越大，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速也就越大，這種類型的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)能夠最大限度的利用風(fēng)能進(jìn)行發(fā)電，大大的提高了風(fēng)能的利用率。雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)能夠與電網(wǎng)建立很好的協(xié)作關(guān)系，減少了電力在運(yùn)輸過程中的損耗，因此被廣大風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)應(yīng)用。雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的核心部件就是雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的定子與電網(wǎng)直接相連，電網(wǎng)提供給定子充足的電壓促使其轉(zhuǎn)子之間相互配合，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)[1]。

2我國低壓運(yùn)行技術(shù)的研究現(xiàn)狀

為了更好的保障雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的順利運(yùn)行，國內(nèi)的很多學(xué)者加強(qiáng)了雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的保護(hù)和控制研究，以便在電網(wǎng)故障狀態(tài)下，雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)還能夠正常的運(yùn)行，維護(hù)電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，保障人們用電環(huán)境的穩(wěn)定。低壓運(yùn)行技術(shù)的出現(xiàn)適應(yīng)了電網(wǎng)運(yùn)行的新要求，能夠?qū)﹄p饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行一定的控制和保護(hù)。目前有兩種低電壓技術(shù)，一種是勵(lì)磁控制算法，另一種是Crowbar保護(hù)技術(shù)。Crowbar保護(hù)技術(shù)的實(shí)施能夠降低電路中的電壓，使得電壓在一個(gè)平穩(wěn)的狀態(tài)下運(yùn)行，其工作原理是當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)出電網(wǎng)內(nèi)的電壓過高時(shí)，電子器件中就會(huì)收到對(duì)應(yīng)的開關(guān)信號(hào)，然后將這個(gè)信號(hào)發(fā)送到Crowbar電路中，當(dāng)電網(wǎng)內(nèi)的電流在Crowbar電路中通過量增時(shí)，就會(huì)將電子器件中的允許電流通過的開關(guān)關(guān)閉，使得Crowbar電路短時(shí)間內(nèi)沒有電流通過，以此來穩(wěn)定電路中的電壓或電流[2]。我國在雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)連接的過程中主要運(yùn)用Crowbar保護(hù)技術(shù)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)在低電壓的情況下運(yùn)行，還能夠有效的保護(hù)雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的正常運(yùn)行，但是由于我國技術(shù)水平還存在一些不足，在利用Crowbar保護(hù)技術(shù)保護(hù)雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的同時(shí)，還會(huì)出現(xiàn)一些不良影響。因此，相關(guān)人員要加大對(duì)低電壓運(yùn)行技術(shù)的研究，不斷提高低電壓運(yùn)行技術(shù)的水平。

3低電壓運(yùn)行時(shí)對(duì)雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的影響

3.1雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)對(duì)低電壓運(yùn)行時(shí)的要求

不讓輸電線路高壓側(cè)出現(xiàn)不對(duì)稱或者對(duì)稱的故障是雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)對(duì)低電壓運(yùn)行時(shí)的重要要求。在這個(gè)要求下，雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與電網(wǎng)之間要保持連接的狀態(tài)，發(fā)電機(jī)還要源源不斷的給電力系統(tǒng)供電，為故障的電網(wǎng)提供持續(xù)的電流量，幫助恢復(fù)產(chǎn)生故障的電網(wǎng)。低電壓運(yùn)行時(shí)要考慮到雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的定子與電網(wǎng)之間的聯(lián)系，要盡量將電網(wǎng)內(nèi)的電壓保持在一個(gè)穩(wěn)定的水平，這樣定子的端電壓就不會(huì)發(fā)生跌落，定子磁鏈就能夠根據(jù)電網(wǎng)電壓的變化而產(chǎn)生變化，定子磁鏈就不會(huì)含有直流分量，不對(duì)稱電壓電網(wǎng)也不會(huì)存有負(fù)序分量，這樣，就能維持電網(wǎng)內(nèi)電壓的穩(wěn)定，雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)中的定子就能夠在一個(gè)安全的環(huán)境下與電網(wǎng)相連。在低電壓運(yùn)行時(shí)，還要注意雙饋發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速與定子磁鏈中的直流分量和負(fù)序分量之間的轉(zhuǎn)差，若雙饋發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速過快，頻率過高，轉(zhuǎn)子回路中就會(huì)產(chǎn)生較大的電流或者電壓，甚至還會(huì)使得直流側(cè)兩端的電壓過大，對(duì)發(fā)電器件產(chǎn)生較大的影響[3]。

3.2低電壓運(yùn)行中的兩個(gè)關(guān)鍵因素

3.2.1雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)過電流

要想更好的實(shí)施低電壓運(yùn)行技術(shù)，就要避免雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)過電流情況的出現(xiàn)，這樣才能夠保證轉(zhuǎn)子側(cè)變流器的在一個(gè)穩(wěn)定的電流環(huán)境下，安全的運(yùn)行。避免雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)過電流工作首先要對(duì)雙饋風(fēng)力的發(fā)電電壓進(jìn)行一定的控制，這就需要加強(qiáng)對(duì)PWM整流電路的控制。PWM整流電路的控制可以運(yùn)用間接電流控制也可以利用直接電流控制，間接的電流控制就是當(dāng)變換器中承載的電流量過大時(shí)，直流側(cè)的電流就會(huì)就會(huì)通過調(diào)節(jié)器的作用降低電容器中的電壓值，直到直流側(cè)的電流達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)。直流電流的控制要通過一定的計(jì)算，算出交流電路中需要輸入的電流指令值，然后再引入電流反饋，通過對(duì)交流電流的直接控制，時(shí)刻的監(jiān)督指令的電流值，當(dāng)電流值過大時(shí)，調(diào)節(jié)器就會(huì)發(fā)揮自身的調(diào)節(jié)作用，降低電路中電流。通過這兩種方式能夠有效的控制雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)電流的大小，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，低電壓運(yùn)行技術(shù)通過電流的控制，能夠保證雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)之間更好的連接，促進(jìn)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定[4]。

3.2.2直流母線沖擊電壓

直流母線的電壓值要控制在一個(gè)合理的范圍，不能過高也不能過低。直流母線的電壓過高時(shí)，長(zhǎng)期處于運(yùn)行過程中的繼電器以及指示燈等都會(huì)因?yàn)殡妷哼^大而產(chǎn)生較大的熱量，當(dāng)熱量過高時(shí)會(huì)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生一定的損壞；電壓過低時(shí)，會(huì)使得開關(guān)的靈敏度存在一定問題，造成開關(guān)保護(hù)工作不可靠。因此，在實(shí)施低電壓運(yùn)行技術(shù)時(shí)要減少轉(zhuǎn)子過電流的沖擊，穩(wěn)定直流沖擊電壓。當(dāng)母線電壓過高時(shí)，要先檢查浮充電流的大小，然后對(duì)浮充電裝置進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，適當(dāng)增加或者減小電流的輸出，使母線的電壓保持在雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的允許范圍[5]。

4低電壓運(yùn)行時(shí)雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的保護(hù)電路研究

4.1轉(zhuǎn)子側(cè)Crowbar保護(hù)電路研究

Crowbar保護(hù)電路是保護(hù)電網(wǎng)故障的一個(gè)回路，其原理是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子兩端并聯(lián)一個(gè)其他電路的電阻，這個(gè)電阻能夠使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的過電流有一個(gè)回路，將轉(zhuǎn)子側(cè)勵(lì)磁變換器短路掉，從而起到保護(hù)雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的電路的作用。

4.1.1被動(dòng)式的Crowbar保護(hù)電路

晶閘管和二極管共同組成了被動(dòng)式的Crowbar保護(hù)電路，當(dāng)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)子的回路經(jīng)過的電流大于設(shè)備的預(yù)設(shè)值時(shí)，晶閘管就能接通轉(zhuǎn)子回路，同時(shí)將電子回路與側(cè)勵(lì)磁變換器之間的聯(lián)系切斷，是一種被動(dòng)式的轉(zhuǎn)子側(cè)變換器的保護(hù)。電子回路與側(cè)勵(lì)磁變換器在電壓跌落之前一直保持一種連接的狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，定子側(cè)與電網(wǎng)之間就會(huì)分離。被動(dòng)式Crowbar保護(hù)電路的控制方式相對(duì)簡(jiǎn)單，但是具有很大的限制性。發(fā)電機(jī)的定子在跟隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，定子的旋轉(zhuǎn)頻率相對(duì)較小，若這個(gè)時(shí)候接入Crowbar保護(hù)電路，晶閘管自身無法斷開，不能適應(yīng)新的電網(wǎng)運(yùn)行規(guī)則的要求。

4.1.2主動(dòng)式Crowbar保護(hù)電路

主動(dòng)式Crowbar保護(hù)電路在具備被動(dòng)式Crowbar保護(hù)電路優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，還彌補(bǔ)了晶閘管自身無法切斷電路的缺點(diǎn)，更好的保護(hù)了低電壓技術(shù)的運(yùn)行。主動(dòng)式Crowbar保護(hù)電路利用了很多先進(jìn)的電力電子器件，當(dāng)經(jīng)過轉(zhuǎn)子的電流過小時(shí)，能夠及時(shí)的切除轉(zhuǎn)子回路的Crowbar保護(hù)電路，這樣轉(zhuǎn)子側(cè)變換器還能與電網(wǎng)緊密的聯(lián)系在一起，能夠正常的工作，這樣的保護(hù)方式符合電網(wǎng)新準(zhǔn)則的要求。此外，主動(dòng)式Crowbar保護(hù)電路中的旁邊電路電阻的參數(shù)也是至關(guān)重要的，當(dāng)電壓跌落時(shí)，轉(zhuǎn)子回路中的轉(zhuǎn)子側(cè)變壓換器就會(huì)受到電阻的阻礙，旁路的電流不會(huì)受到阻礙之后就不能流到轉(zhuǎn)子回路，當(dāng)電網(wǎng)的故障消除的時(shí)候就能夠同時(shí)將保護(hù)電路斷開，進(jìn)而雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行很快的恢復(fù)，使發(fā)電工作得以正常運(yùn)行[6]。

結(jié)論：利用風(fēng)力進(jìn)行發(fā)電是我國最具潛力的一個(gè)發(fā)電方式之一，雙饋風(fēng)力發(fā)電方式是目前我國應(yīng)用最為廣泛的一種發(fā)電方式，它結(jié)合了異步發(fā)電機(jī)和同步發(fā)電機(jī)的優(yōu)勢(shì)，最大限度的提高風(fēng)能的利用效率。低電壓運(yùn)行技術(shù)在雙饋風(fēng)力發(fā)電上具有重要意義，不僅能夠促進(jìn)電網(wǎng)與發(fā)電機(jī)之間相互協(xié)作，還能保證電力系統(tǒng)的運(yùn)行安全，促進(jìn)了我國電力事業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：梁星月（1988-）女，山東泰安，漢，助理工程師，本科，從事運(yùn)行值班工作。