一、为什么要使用crowbar电阻

双馈感应发电机(DFIG)在变速恒频风力发电系统中得到了广泛应用,其主要优点是只有部分功率流过励磁变频器,有功和无功可以单独调节。然而,正是由于变频器容量较小,使其对电网故障非常敏感,需要采取可靠的保护措施,以防止变频器中功率器件损坏。随着风力发电系统在电网中所占比重的增大,提高DFIG 在外部电网故障下的不间断运行能力变得更加重要。在电网故障中,电网电压骤降是最常见的一种。

由于 DFIG 定子直接挂网,电网波动将直接引起定子电流的变化。当电网电压骤降时,DFIG 发出的功率不能及时送出,导致定子侧产生很大的故障电流。由于定、转子之间的强耦合,故障电流立即被传递到转子侧;又因为电压骤降导致电磁转矩变小,运行滑差增大,使馈入转子的功率增加,进一步引起转子回路的过压和过流。而且,大电流会导致电机铁心饱和、电抗减小,实际转子电流还要进一步增大。转子能量流经转子侧变换器(RSC)之后,一部分被电网侧变换器(GSC)传递到电网,其余的为直流母线电容充电,导致母线电压快速升高。如果不能及时采取保护措施,定、转子绕组仅靠其自身电阻和漏抗不足以抑制浪涌电流,过大的电流和电压将导致励磁变频器、定转子绕组以及母线电容损坏。

二、crowbar电阻的作用原理

为限制电压跌落时转子的最大电流,通常的方法就是在检测到定子电压骤降时立即将转子侧变换器与转子回路断开,将转子旁路保护电阻串入转子回路,这相当于增加了转子的阻抗,因而会有效地降低在电压跌落和恢复过程中转子回路的最大电流。电压恢复时,保护电阻仍继续连接转子绕组,限制故障切除瞬问转子的最大电流,当定子磁链直流分量衰减完毕后,切除保护电阻,重新将转子侧变换器连接转子绕组,采用电压正常时的励磁控制策略恢复发电机正常运行。

  为有效实现发电机的保护控制,应合理选取保护电阻的阻值,保护电阻的阻值太小将无法有效限制最大电流,阻值太大则可能引起转子过电压,损坏转子绕组以额定容量2MW、定子额定电压690V的发电机为例,旁路电阻取值为1.05即0.25Ω左右时,即可有效降低故障时转子过电流的程度。

三、结语

该技术在电压跌落时切除发电机励磁电源,投入转子旁路保护电阻来限制转子回路的最大电流,达到保护转子励磁电源和发电机的目的。


2011年04月15日

运行中干式电抗器绝缘状况的诊断方法和判断标准

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crowbar保护电路电阻(过压保护)

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