基于Crowbar电路防止逆变颠覆的斩波串级调速系统

常规斩波串级调速系统主要部件逆变器易发生换相失败导致逆变颠覆,其保护机构真空接触器和快速熔断器不能即时动作,造成短时保护空白区。设计增加Crowbar电阻电路,对故障进行暂态分析,建立系统数学模型,利用Simulink软件仿真,制作样机进行试验。实验表明Crowbar电路能在μs级时间内投入主回路,限制故障电流上升,阻止故障进一步扩大。电阻保护的方法是可行的,可适当在实际项目试用推广。     

基于Crowbar保护控制的交流励磁风电系统运行分析

随着越来越多的交流励磁风力发电机接入电网运行,新的电网运行规则要求发电机在电网电压跌落时仍能保持不间断运行.为保护转子励磁电源和发电机,常采用Crowbar保护电路来限制电压跌落时转子回路的最大电流.文中通过仿真详细研究了电网故障时交流励磁风电系统的运行行为,就电压跌落程度及旁路电阻取值对Crowbar保护控制的影响以及采用Crowbar电路的系统运行特点进行了讨论分析.仿真结果验证了Crowbar电路的有效性,该方法可实现故障时交流励磁风力发电机不间断运行.     

双馈风电机组低电压穿越综合控制策略研究

针对双馈风电机组(DFIG)低电压穿越问题,为克服传统撬棒(Crowbar)电路保护的不足,以抑制故障期间转子电流并兼顾防止直流母线过电压为目的,提出一种“电阻串联电容撬棒保护电路+直流卸荷(Chopper)电路”的综合控制策略。建立在转子侧Crowbar电路电阻串联电容,在直流母线侧加入Chopper电路的改进双馈机组模型,给出Crowbar电路电阻值及串联的电容值的取值方法,并对其控制策略进行分析。在Matlab/Simulink仿真平台上搭建系统模型进行仿真验证,结果表明该低电压综合穿越策略能够有效提升双馈风电机组低电压穿越能力。     

双馈感应发电机Crowbar电路的投切控制策略优化研究

研究了Crowbar投入、退出时间对双馈感应风力发电机低电压穿越性能的影响,并在Matlab/Simulink仿真平台上搭建了含Crowbar保护电路的DFIG模型,验证了Crowbar投切时间对DFIG低电压穿越的影响,保证故障发生时,Crowbar电路按设定的投切时间工作,短路电流能根据电流的变化规律快速衰减,转子电阻电压不超过直流母线电压;采用阈值投入延时切出的方案,防止Crowbar保护在电网故障时多次投切。仿真结果表明,经过适当的延时切除Crowbar电路可以避免Crowbar电路多次动作和转子再次过电流,能很好地保护风电机组,提高其低电压穿越能力。结果显示,低电压穿越效果很大程度上受退出时间影响。     

适用于直驱式风电系统的Crowbar电路分析

新的电网规则要求风力发电系统具有低电压穿越能力, 直驱式风电系统通过增加Crowbar 保护电路, 可以极大地提高其故障穿越能力。基于对适用于直驱式风电系统Crowbar 保护电路的总结, 对常用的Crowbar保护方案进行了分类, 对其工作原理和实现方法进行了详细说明, 并讨论了各自的优缺点。分析表明, 直流侧Crowbar 保护电路是优选方案, 具有较低的成本和较高的可靠性; 串联辅助变换器Crowbar 保护电路补偿性能好, 响应速度快, 具有良好的应用前景。     

IGBT型Crowbar保护电路仿真研究

采用Crowbar保护电路可以极大地提高双馈式风电系统的低电压穿越能力(LVRT)。建立了双馈风力发电机(DFIG)的数学模型,对IGBT型Crowbar保护电路关键参数—卸能电阻最优值范围进行研究。并通过MATLAB/Simulink搭建了变速恒频DFIG风力发电系统模型,仿真表明当电网电压大幅度跌落时采取Crowbar保护电路的必要性。     

双馈感应电机在三相对称短路故障下的电流分析

为了研究双馈电机三相短路电流特性从而采取有效的故障保护,对机端短路时的定转子磁链进行了分析,推导出了带Crowbar保护电路的电阻和转子开路两种情况下定子电流最大值的不同表达式。采用Crowbar保护电路,可以有效地保护短路故障时的双馈电机转子绕组和变换器。仔细分析了采用Crowbar时的定子短路电流,得出最严重三相机端短路情况下定子短路电流的近似表达式。仿真结果验证了表达式的准确性。     

Crowbar保护电路参数选择对双馈风电系统低电压穿越的影响

在电网电压严重跌落故障下,通常采用转子侧增设Crowbar保护电路实现双馈风电系统低电压穿越(LVRT)运行,而不同的Crowbar退出时间和阻值对LVRT性能影响较大。针对双馈感应发电机(DFIG)系统机端三相短路故障,从磁链角度推导出转子侧暂态电流及其最大估算值,根据短路电流和直流母线耐受电压,给出Crowbar串联电阻值的整定范围。在MATLAB/Simulink平台进行仿真研究,结果表明,为防止电网电压恢复时Crowbar电路再次动作,可采取故障消除后切除Crowbar电路方案;在约束范围内,Crowbar电路阻值有利于暂态电流加速衰减,提高DFIG系统LVRT能力。     

基于撬棒保护电路的双馈风电机组的无功协调控制方法研究

电网故障下撬棒(Crowbar)保护电路能够帮助风电机组实现低电压穿越,为转子故障电流提供旁路并限制其幅值。在Crowbar保护电路退出运行时,风电机组需要吸收大量的无功功率,这大大影响了风电系统恢复稳定运行的能力。针对以上问题,根据Crowbar保护电路的动作情况,提出了一种利用双馈风机网侧变换器进行无功补偿的控制策略,并进行了仿真分析。仿真结果表明,通过双馈风机网侧变换器为电网提供无功支持,Crowbar保护电路退出时刻吸收的无功功率明显减小,增强了系统恢复稳定运行的能力。     

变桨距双馈风力发电系统低电压穿越控制

基于Crowbar电路的并网运行双馈风力发电系统(DFIG),在电网电压发生跌落期间,发电机定、转子绕组需要吸收大量无功功率并产生冲击电流。基于低电压故障期间DFIG系统的运行分析,建立了变桨距角控制模型,通过调节桨距角,抑制发电机转差率增大,降低系统无功吸收量。建立了Crowbar电路中串联电阻整定规则,合理选定电阻值可有效抑制发电机暂态电流幅值。PSCAD/EMTDC暂态仿真结果表明,在低电压故障期间,变桨距控制和Crowbar保护电路的协同作用,可有效降低系统无功功率吸收并抑制转子暂态电流幅值,从而提高了DFIG系统的低电压穿越能力。     

改进Crowbar电路的双馈电机三相短路参数整定

双馈电机在电网故障下为了保护励磁变频器,提高电网故障的控制能力,通常采用转子侧Crowbar电路。而转子侧Crowbar电路在电网跌落故障下不能向电网提供无功支撑,无法实现低电压穿越。提出了一种改进的Crowbar电路,通过控制开关将Crowbar串接到定子电路中,实现了现有Crowbar电路对DFIG的保护要求,又能够在电压跌落故障下实现低电压穿越。建立了DFIG数学模型,在对DFIG三相短路进行分析的基础上对改进的Crowbar电感数值进行参数整定。最后通过3 MW的DFIG仿真结果验证了理论分析的正确性。     

基于撬棒并联动态电阻的自适应双馈风力发电机低电压穿越

当电网故障引起电压跌落时,为防止大装机容量风电场的风机脱网,双馈风力发电机(DFIG)多采用Crowbar电路来实现低电压穿越(LVRT)。传统Crowbar电路采用固定阻值的电阻,很难兼顾对转子电流和直流母线电压的抑制以及对Crowbar的投入工作时间的控制。针对传统Crowbar的不足提出了一种基于Crowbar并联动态电阻的双馈风力发电机低电压穿越方案,制定了该方案的自适应控制策略以及其阻值的整定方法。仿真分析不同跌落深度下所提方案的LVRT特性,并与改变IGBT的导通脉宽的变电阻Crowbar方案进行了比较,结果表明带并联动态电阻Crowbar方案的LVRT效果较好,不仅兼顾了对转子过电流和直流母线过电压的抑制,而且在电压深度跌落时可缩短Crowbar的投入时间,有利于系统电压的恢复。     

基于动态触发卸荷电阻的风电低电压过渡技术的仿真分析

电网导则要求风电机组在电网电压跌落时要保证在一定范围内不脱网运行。针对背靠背的永磁直驱风电系统,分析了双PWM变流器的网侧控制策略,并设计直流侧卸荷电阻式Crowbar电路的硬件电路和控制策略,在此基础上对电网3种典型的电压跌落故障进行了仿真分析。结果表明,直流侧卸荷电阻式Crowbar电路的投入能够使风电机组在不同类型的电压跌落故障时保持不脱网运行,并使发电系统的恢复更加迅速,控制简单,成本低,能够保障变流器稳定安全的运行,有效提高永磁直驱风力电系统的低电压过渡能力。     

三相对称故障下双馈风力发电机控制策略

随着风力发电系统的日益普及,双馈风力发电机作为一种最常用的风力发电机,问题已逐渐凸显。由于风能不可控因素多,稳定性差,给电网控制带来了诸多不确定因素。为研究双馈风力发电系统在电网发生三相对称故障时的故障保护技术,首先采用数学分析的方法对双馈风机进行建模,分析了三相对称故障下风机的运行状态;随后搭建了Crowbar保护电路,利用电压跌落发生器模拟电压跌落,在实验平台进行试验;最后进行仿真验证。通过实验及仿真可以看出Crowbar电路对转子侧电流的突增有明显的抑制作用,采取增加Crowbar电路的方法来实现三相对称故障下的低电压穿越是可行的。     

双馈型风电机组的Crowbar仿真研究

耗能电阻具有成本低,结构简单等优点,使其成为风电机组低电压穿越的组成部分。本文通过PSCAD仿真软件对双馈型风电机组的Crowbar保护电路进行了仿真研究。仿真结果表明Crowbar保护电阻使风电机组在低电压穿越期间能够快速的恢复到正常的运行范围内。     

双馈风电机组中Crowbar保护综述

电网要求风电机组具有一定的低电压穿越能力(LVRT),特别是双馈式风机(DFIG)在电网的广泛应用,研究DFIG的LVRT尤为重要。主要讲述了采用Crowbar保护电路提高DFIG的LVRT,包括转子侧Crowbar保护和直流侧Crowbar保护,并对Crowbar保护电阻大小的合理选择做了简要分析,以及对Crowbar电路投切时间的选择做了详细说明,在此基础上选择Crowbar保护可以大大提高风机的LVRT功能。     

计及Crowbar投入时间影响的双馈感应风力发电暂态全过程研究

针对撬棒(Crowbar)保护的双馈感应风力发电机(DFIG)暂态特性分析,常规研究为简化求解过程,均认为故障发生时Crowbar保护瞬间投入,忽略了不同程度的Crowbar动作延时,对DFIG暂态过程的精确分析造成一定影响。为此,对计及撬棒保护投入时间影响的双馈感应风力发电机暂态全过程进行了详细分析,依据故障特征及Crowbar保护动作情况将电网电压故障全过程分为三个阶段进行研究:第一阶段为故障发生,定子电压跌落,但Crowbar保护尚未投入;第二阶段为经过短暂的延时,Crowbar保护投入,同时转子侧换流器封锁;将电网电压恢复后的动态响应作为第三个阶段。仿真结果表明,随着Crowbar保护投入延时的增加,DFIG的瞬态性能将恶化;在设置Crowbar电阻时,应考虑故障全过程中转子电流的最大值并计及Crowbar保护投入延时的影响。     

双馈风电机组暂态特性分析及低电压穿越方案

提出了一种新的转子暂态电流计算方法,将电网故障后电机的电磁暂态过程处理为不同状态的叠加,综合考虑了定子侧电压故障分量、转子侧电压故障分量以及Crowbar电路投入引起的暂态冲击作用。在此基础上,推导了转子电压峰值与Crowbar电路阻值间的函数关系,利用作图法给出了Crowbar电阻取值的实用整定原则。针对Crowbar电路切除后低电压期间的电机控制,提出了一种根据电压跌落深度调整有功和无功参考值的自适应控制策略及相应的低电压穿越方案,使双馈风力发电机在电压跌落期间能给予系统一定的无功支撑。最后,以1.5MW双馈风力发电机为例进行仿真验证,结果表明所述方法正确有效。     

采用Crowbar实现低电压穿越的风电场继电保护定值整定研究

在双馈风机(DFIG)中使用Crowbar电路是提高风机低电压穿越能力的一种常用措施,为协调Crowbar与风电场集电线路保护动作之间的关系,提出了集电线路电流保护新的整定方法与控制策略。在Matlab/Simulink中建立了含有Crowbar电路的风电场并网模型,投入Crowbar能够有效提高风机抵御电网电压跌落的性能,但使得风电场集电线路故障电流峰值减小并迅速衰减,对此针对电流速断保护提出采用功率方向元件判断故障区结合快速保护算法,并对整定值进行修正,后备保护采用自保持电路并增加电压判据的控制策略。仿真结果表明,该策略能够满足风电场联络线故障的可靠切除及主网故障时低电压穿越运行的要求。     

基于平均斜率控制的Crowbar双馈异步电机低电压穿越

针对双馈感应电机低电压穿越提出一种新的撬棒电路。传统的Crowbar电路采用固定阻值的电阻已经很难满足抑制转子电流、缩短撬棒电路工作时间的要求,有些研究提出了Crowbar并联动态电阻的双馈风力发电机低电压穿越方案,但接入Crowbar电路的并联电阻只是给出一个上限值,不能在电网电压不同程度跌落情况下都能取得好的穿越效果。因此,提出一种基于电流变化率大小动态改变Crowbar电阻值的双馈感应电机低电压穿越方案。此方案与Crowbar并联动态电阻方案进行比较,Matlab/Simulink仿真结果表明上述方法效果更好。