双馈式风电平台低电压穿越实验达标

一、背景与挑战

随着风电装机容量持续增长，电网对风电机组故障穿越能力的要求日益严格。双馈式风电机组（DFIG）因变流器容量小、控制灵活成为主流机型，但其转子侧变流器对电网电压波动极为敏感1若电压跌落时缺乏有效保护，将导致转子过流、直流母线过压，甚至引发脱网事故。因此，低电压穿越（LVRT）能力成为并网强制标准，要求机组在电网电压跌落至20%额定值时仍能维持并网运行≥625ms，并在故障切除后快速恢复有功功率

二、实验平台关键技术

实现LVRT达标需攻克三大核心环节：

保护电路设计

Crowbar撬棒保护：在转子侧并联可控电阻电路，电网故障时瞬时投入，为转子过电流提供泄放路径，保护变流器器件41主动式Crowbar采用IGBT与二极管混合桥结构，通过滞回控制策略减少投切暂态冲击，将转子电流抑制在2倍额定值内

Chopper卸荷电路：在直流母线侧接入能耗电阻，吸收因功率失衡导致的过剩能量，稳定直流母线电压（波动≤10%）

协同控制：电压跌落深度>60%时，Crowbar优先动作；中度跌落（20%~60%）则通过Chopper与变流器调节实现无功支撑

控制策略优化

磁链定向矢量控制改进：采用定子磁链与电网电压双定向策略，故障期间切换至改进型三态滞环电流控制器（VCBTLHC），抑制转子暂态电流谐波

无功补偿机制：电压恢复阶段，转子侧变流器切换至无功优先模式，向电网注入额定电流50%的无功功率，助力电压恢复

实验平台构建

搭建包含电网故障模拟器、双馈机组、实时监控系统的半实物仿真平台：

电网模拟：采用可编程电压源，模拟对称/不对称跌落（如三相短路、单相接地），跌落深度5%~90%可调

测试流程：依次进行20%、40%、60%、80%深度电压跌落测试，记录机组响应时间、电流峰值、有功恢复速率等参数

三、实验达标核心指标

依据国标《GB/T 36995-2018》，达标需满足：

电压耐受能力：并网点电压跌至0.2pu时，持续运行≥625ms不脱网

动态响应性能：

转子过流<2.1pu，Crowbar动作时间<2ms

故障切除后200ms内恢复90%额定有功功率

无功支撑：跌落期间提供≥40%额定容量的无功电流

四、应用案例与趋势

内蒙古某风电场通过加装主动Crowbar+Chopper电路，经电科院测试验证：在80%电压深度跌落时，机组保持并网运行650ms，故障后180ms有功恢复至92%，无功支撑达45%，完全符合国网要求1未来技术将进一步融合 变结构控制（如故障期间切换至感应电机模式）与 柔性强惯量支撑，应对高比例新能源接入下的复杂电网故障

鸣途电力简介

鸣途电力专注于风电并网检测验证与技术创新，具备CNAS认证的低电压穿越全项测试能力。其实验平台集成电网模拟、实时监测与大数据分析系统，可为双馈/直驱机组提供符合国标、欧标的LVRT性能评估，助力风电设备商优化控制策略，提升电网适应性。