隨著工業化的進程加快，能源問題日趨尖銳化，世界各國都在開發新的可再生能源，利用風力發電也在全球范圍內日趨盛行。我國的風電的裝機容量在近幾年內也獲得了快速地增長。低電壓穿越是風里電網中的重要技術，我國的風力電網系統的快速發展對低電壓穿越技術提出了新的要求和挑戰。本文結合三種不同類型的風電機分別探討了低電壓穿越的實現情況。
　　1.低電壓穿越概述
　　低電壓穿越即LVRT，指在電網發生故障或者電壓下跌時，在一定的下跌范圍內風機能夠保持并網不脫落，向電網提供無功功率，直到電網恢復正常，從而“穿越”這個低電壓時間或低電壓區域。具體來說，當電壓發生故障時，風發機組在這段時間內地控制不能引起電網的相位變化和功率波動。電網電壓發生跌落的這段時間，電網只管輸電系統的短路電流而忽視風電場內部的短路電流。可以這么說，低電壓的穿越技術是決定一個風電系統技術高低的重要指標。
　　世界各個國家和地區根據其電網狀況不同，對低電壓穿越技術的指標提出的要求不同。技術指標的制定往往為各國關注的焦點，特別是發達國家將其作為經濟發展的戰略重點。德國的輸電系統運營商E.on公司在2003年提出了低電壓穿越的概念，2006年制定了并網標準。由于德國北部的風機密度高，對LVRT的要求如下：當電壓跌落至15%～45%時，要求風機一直提供無功支持，并能保持并網至少625ms。而在電壓跌落至90%以上，風機一直保持并網運行。我國在2009年制訂了風電場并網標準。當電網跌落低于額定電壓的1/5，風力發電機保持與電網相連接，并保持運行625ms，風電場并網點電壓跌落后，三秒鐘之內能還原至90%的額定電壓。
　　2.不同類型風機低電壓穿越的現實情況
　　若想提高風電機組的低電壓穿越能力，就要增加工程造價，電壓低落時，不同類型的機組的暫態特性不同。目前市場上風電機組類型大致可分為三類：直接并網的定速異動電機FSIG、同步直驅式風機PMSG和雙饋異步式風機DFIG。
　　2.1定速異動電機 FSIG和雙饋異步式風機DFIG
　　FSIG和DFIG均是定子測直接連接電網，電壓的跌落在電機的定子端電壓上能夠直接反映出來，在電壓跌落的瞬間，定子磁因為不能隨定子端電壓變化，便出現直流成分，若是不對稱故障還會引發負序分量，相對于較高的轉速運轉的電機轉子會形成較大的轉差，從而產生較大的轉子電流，使得轉子過電壓和過流的現象加重。DFIG轉子側邊接有AC/DC/AC變流器，如果不控制轉子電流的話，較高的轉子暫態電流會損壞電力電子器件或影響其使用壽命，而如果控制轉子電流，又會使變流器電壓升高從而損壞變流器。因此，實現DFIG的穿越比較困難。
　　2.2 同步直驅式風機PMSG
　　對于同步直驅式風力發電機，由于其定子和電網不是直接連接，是經AC/DC/AC交流器與電網連接的。電壓跌落瞬間，輸出功率減小，而發電機的輸出功率不變，由于這種不匹配直流母線電壓將會上升，這樣會威脅到電子電器的安全。如果這時候采取控制措施，使直流母線的電壓保持不變，又會增加輸出到電網的電流，可能最終導致變流器的損壞。
　　3.低電壓穿越的實現辦法
　　3.1 FSIG的低電壓穿越實現
　　在低電壓的跌落瞬間，可以運用變漿控制來減小轉矩，保持轉速不發生變化。由于風機的槳葉慣性非常大，因此，風機的變槳性能必須要求很高。而且異步電機在運行時需要吸收無功，所以在操作時通常是按照最大功率輸出安裝電容器組來減少無功的吸收，但是這種方法也可能引起系統的電壓波動，從而導致發電機械的磨損，在故障發生時還會使鄰近母線出現過電壓。我們采用的方法是安裝一個靜態的無功補償器以實現補償，這樣能使穩態運行時的波形得到改善。還有一種方法是采用靜態同步補償器來調節電壓，這樣補償的電流不會隨著電壓的下降而下降，低電壓穿越能力得到增強。
　　3.2 DFIG的低電壓穿越實現
　　提高雙饋異步式風力發電機的低電壓穿越能力大致的方法可以采用轉子短路保護技術、合理的控制策略
　　當電壓跌落瞬間，通過給發電機轉子安裝一個提供旁路電路，為轉子側的電流提供一條通道，即crowbar電路[3]。電壓跌落時，雙饋異步式風力發電機的勵磁變流器關閉，這時，轉子側的電流從crowbar電路通過，勵磁變流器的電流和轉子繞組的電壓均能得到控制，發電機也能不脫網照常運行。另外，還可以通過改進雙饋異步式風力發電機的勵磁控制策略來實現低電壓的穿越。電壓跌落時，亦可限制轉子電流交流分量，通過發電機定子電阻對定子磁鏈中的暫態直流分量滅磁，通過這樣的方式也可以實現低電壓穿越。
　　另外，還有一種方法是通過加裝能量的儲存裝置來限制直流母線過電壓。這種方法能夠持續的控制電力系統，但是不足之處是無法有效地控制轉子電流。
　　3.3 PMSG的低電壓穿越實現
　　電網電壓跌落時應該注意保持輸入輸出功率平衡。可以通過減小風力機輸入功率或者增加crowbar保護電路的方法來提高低電壓穿越能力。當跌落發生時，控制風力機變槳來降低風能，減小發電機定子的輸出功率；或者在直流側增加crowbar保護電路，給多余的電流一天旁路通道，并配合網側變流器，保持直流電壓的恒定。
　　4.結束語
　　風能發電是大勢所趨，風能電力在國家電網供電中呈逐年上升趨勢，因此，必須提高電網故障電壓跌落時，低電壓穿越能力，這不僅是衡量電網的最重要的技術指標，而且是保障風力發電順利發展的基礎。