西安特锐德智能充电科技有限公司储能事业部 李嘉琨 糜晓宇 胡 煜

1 问题的提出

近年来，风能变流器、光伏逆变器等新能源产品接入电网的数量增速明显。风能具有间歇性、波动性的特征，加上相当一部分地区电网能力弱，负载波动对电网正常运行影响大。该问题驱使该类并网型变流器产品需要满足电网并网导则的要求，以增加电网的健壮性、稳定性。为此，相关产品设计有相关硬/软件方案，以确保在电网发生异常时(如电压跌落、电压暂态抬升)，保持与电网连接，并在一定程度情况下配合电网完成恢复，即故障穿越过程(FRT，Fault Ride Through)。如图1所示，国网标准中低压穿越过程中的电压～时间波形。曲线之上，变流器不允许脱网，并发无功支撑电网；曲线之下变流器可以脱网，实现保护。

图1 中国电网导则低压穿越电压图形

以下以风能变流器产品为例给出分析。风能变流器多采用back-to-back四象限拓扑，网侧AC/DC、转子侧DC/AC，实现能量双向流动。电网发生的故障瞬态过程为ms级，电机的转动惯量大，响应为s级。故障过程中，电机会保持故障前的运行状态，动能会继续转化为电能通过电机定/转子耦合进入到变流器内。电压跌落瞬间，能量(功率)保持前一时刻状态，电流激增，如图2所示。某型风能变流器产品FRT过程中的定子电流波形。

图2 某型风电变流器产品FRT过程定子电流波形

上述FRT过程激增的电流使直流母线电压泵升，从而可能导致系统核心部件，如母线电容、功率模块等过压损坏。……