直驱型风电系统高电压穿越仿真分析

贾 超，李广凯，王劲松，白 恺

(1.华北电力大学 电气与电子工程学院，河北 保定 071003;2.华北电力科学研究院 高压所，北京 100045)

0 引言

21世纪是传统能源紧缺的世纪，预计到2030年世界对能源的需求将增加44%[1]。随着全球能源危机和环境污染的日益严重，开发和利用可再生的清洁能源势在必行。风力发电是新能源中技术最成熟、最具规模开发条件和商业化发展前景的发电方式之一，具有占地少、无污染、建设周期短、装机规模灵活等优点。

目前风力发电系统主要有恒速恒频风力发电系统和变速恒频风力发电系统两大类。恒速恒频风力发电系统只能在一定风速下捕获风能，发电效率较低;变速恒频风力发电系统一般采用永磁同步电机或双馈电机作为发电机，直驱型风机可省去双馈型风机的增速齿轮箱，减少发电机的体积和重量，可降低噪声和维护费用。这种发电系统拓扑结构简单，控制方法相对容易，受到了广泛关注[2～4]。

高电压穿越 (High Voltage Ride Through，HVRT)意味着风力发电机在电网电压突升的情况下仍能保持并网运行。对于高电压穿越，国家电网防风电大规模脱网的重点措施要求风电机组应具备一定的过电压能力 (风电场并网点电压为1.3倍额定电压)，应能与场内无功动态调整的响应速度相匹配，实现高电压情况下的不脱网连续运行。

高电压产生的情况可能是由负荷掉闸或不平衡的电网故障引起的。当电网电压超出一定的额度后，通过网侧变流器的电流可能会反向，导致直流母线电压的快速提升。……