一種新型的能量回饋型DFIG低電壓穿越Crowbar拓?fù)?/h1>
2012-10-24 06:47:04楊恩星
上海電氣技術(shù) 2012年3期
楊恩星
（上海電氣輸配電集團(tuán)，上海200042）
風(fēng)力發(fā)電在我國裝機(jī)容量不斷增加，大規(guī)模的風(fēng)電機(jī)組入網(wǎng)會(huì)對電力系統(tǒng)的電網(wǎng)電壓穩(wěn)定、電能質(zhì)量、繼電保護(hù)以及電網(wǎng)一系列的穩(wěn)定性帶來不可忽略的影響，尤其是陸上風(fēng)電基本處于電力網(wǎng)末端，屬于典型的弱電網(wǎng)，風(fēng)電機(jī)組占比越高，電網(wǎng)的穩(wěn)定性問題尤為突出。
電網(wǎng)電壓對地或者相間短路造成的電網(wǎng)電壓跌落是電網(wǎng)的一種常見故障，早期的解決方案是風(fēng)電機(jī)組檢測到電網(wǎng)電壓跌落會(huì)自動(dòng)脫網(wǎng)和電網(wǎng)解列以保護(hù)風(fēng)電機(jī)組。當(dāng)電網(wǎng)較弱時(shí)，大面積的風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)，會(huì)從電網(wǎng)吸收無功，從而加劇電網(wǎng)的故障。因此，電網(wǎng)運(yùn)營商提出了更加嚴(yán)格的風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)規(guī)范，要求在外部電網(wǎng)故障下風(fēng)電機(jī)組不間斷運(yùn)行和具有一定的頻率、無功和電壓控制能力。在電網(wǎng)電壓出現(xiàn)連續(xù)的對稱和不對稱短路故障時(shí)保持與電網(wǎng)連接，并向電網(wǎng)提供無功支撐，協(xié)助電網(wǎng)電壓快速恢復(fù)［1］。
國家電網(wǎng)當(dāng)前即將出臺的低電壓穿越（Low Voltage Ride Through，LVRT）新標(biāo)準(zhǔn)中，除了要求在規(guī)定時(shí)間內(nèi)不脫網(wǎng)運(yùn)行，還規(guī)定了有功恢復(fù)和無功支撐技術(shù)指標(biāo)。
（1）標(biāo)準(zhǔn)LVRT曲線如圖1所示。圖1中，輪廓線以上的區(qū)域，風(fēng)電機(jī)組需要保證不間斷并網(wǎng)運(yùn)行，并網(wǎng)點(diǎn)在輪廓線以外時(shí)允許機(jī)組脫網(wǎng)。
圖1 低電壓穿越曲線
（2）無功支撐能力。當(dāng)電網(wǎng)電壓發(fā)生20%～90%三相電壓對稱跌落時(shí)，要求風(fēng)電機(jī)組輸出無功電流，以支撐電網(wǎng)電壓恢復(fù)，無功電流要在75ms內(nèi)達(dá)到1.5（0.9－Vt）In的輸出（其中，Vt為跌落深度，In為額定電流），并在曲線上方規(guī)定的時(shí)間內(nèi)不脫網(wǎng)。
（3）有功功率的恢復(fù)。電網(wǎng)電壓恢復(fù)后以每秒10%的速度恢復(fù)有功功率。
風(fēng)力雙饋發(fā)電機(jī)組（Doubly Fed Induction Generator，DFIG）由于只需要控制轉(zhuǎn)差功率，變流器容量較小，成本低，可以連續(xù)快速地向電網(wǎng)提供無功支撐。但是因?yàn)殡p饋電機(jī)定子和電網(wǎng)直接連接，在電網(wǎng)電壓擾動(dòng)時(shí)電磁過程比較劇烈，瞬時(shí)電流會(huì)達(dá)到額定電流的300%以上［2］。同時(shí)，由于變流器容量低，限制了機(jī)組在嚴(yán)重故障時(shí)的控制能力，因此，DFIG需要輔助電路實(shí)現(xiàn)不間斷運(yùn)行和變流器自我保護(hù)功能［3－4］。
本文對DFIG低電壓穿越保護(hù)電路Crowbar電路的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，并提出了一種新型的電路拓?fù)?，可以有效降低Crowbar電路的容量和成本，并對電路特性進(jìn)行了設(shè)計(jì)和分析，通過仿真和實(shí)驗(yàn)對這一新型拓?fù)涞目尚行院陀行赃M(jìn)行了工程驗(yàn)證。
1 雙饋機(jī)組LVRT技術(shù)
1.1 低電壓穿越輔助電路
為了滿足上述LVRT要求，早期的不可控Crowbar電路是由半控型晶閘管組成的旁路電路，如圖2所示。無源Crowbar工作機(jī)理是，當(dāng)發(fā)生LVRT跌落，定子勵(lì)磁釋放感應(yīng)出很高的轉(zhuǎn)子電流，傳感器檢測到電流閾值，導(dǎo)通Crowbar電路，以保護(hù)轉(zhuǎn)子變流器。Crowbar電路的關(guān)斷是依靠轉(zhuǎn)子電流過零點(diǎn)，這是由晶閘管的特性決定的。因此，相關(guān)研究人員［6］提出了兩種有源Crowbar方案。圖3中，在轉(zhuǎn)子側(cè)并聯(lián)一個(gè)三相不控整流橋，整流橋的直流側(cè)通過一個(gè)能耗制動(dòng)Chopper電路將轉(zhuǎn)子短接。在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子電壓在Crowbar整流，使Chopper電路兩端維持一個(gè)固定的直流電平。當(dāng)電網(wǎng)電壓跌落時(shí)，轉(zhuǎn)子電流迅速增大，當(dāng)達(dá)到閾值時(shí)，Chopper斬波電路的門極絕緣雙極性晶體管（Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT）導(dǎo)通，通過電阻阻尼快速釋放定子磁場。當(dāng)轉(zhuǎn)子電流衰減到閾值以下時(shí)，可以快速關(guān)斷Chopper器件，恢復(fù)轉(zhuǎn)子變流器的控制。圖4中，在轉(zhuǎn)子側(cè)變流器每個(gè)橋臂的IGBT旁并聯(lián)一個(gè)大容量二極管，當(dāng)發(fā)生低電壓跌落時(shí)，轉(zhuǎn)子電流上升，當(dāng)達(dá)到轉(zhuǎn)子變流器保護(hù)閾值時(shí)，關(guān)閉IGBT脈沖寬度調(diào)制（Pulse Width Modulation，PWM）導(dǎo)通信號，使高倍的勵(lì)磁釋放電流流過IGBT并聯(lián)二極管，對直流母線充電。當(dāng)直流母線電壓超過保護(hù)閾值時(shí)，直流母線通過一個(gè)能耗制動(dòng)Chopper電路將其釋放［6］。
圖2 無源Crowbar電路
圖3 有源Crowbar電路
圖4 Chopper型Crowbar電路
從本質(zhì)上講，圖2和圖3有相同的工作特性。有源可控型Crowbar可以有效實(shí)施對電機(jī)轉(zhuǎn)子電流的實(shí)時(shí)控制，能夠更好地滿足75ms內(nèi)快速輸出無功，對電網(wǎng)電壓形成有效支撐的能力。
1.2 傳統(tǒng)Crowbar電路存在的問題
由于當(dāng)前兆瓦級風(fēng)電機(jī)組的變流器通常放在塔底，變流器到電機(jī)轉(zhuǎn)子的距離達(dá)到上百米，變流器輸出的高頻轉(zhuǎn)子PWM電壓dv／dt變化率會(huì)超過500V／μs，在變流器和電機(jī)之間產(chǎn)生傳輸線效應(yīng)。圖5為經(jīng)變流器dv／dt濾波器電感后的轉(zhuǎn)子電壓波形。從波形可見，疊加的反射電壓峰值達(dá)到了150%額定峰值，反射電壓經(jīng)過轉(zhuǎn)子整流橋，會(huì)在Crowbar的直流側(cè)產(chǎn)生相對應(yīng)的直流高壓，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子Crowbar電路IGBT兩端承受較高的電壓，減小了IGBT的耐壓余量，較易超出安全工作區(qū)。Crowbar直流側(cè)和直流母線電壓對比如圖6所示，兩者有效值相差近200V。
圖5 轉(zhuǎn)子電壓波形
圖6 直流母線和轉(zhuǎn)子直流側(cè)電壓
對此問題有兩種傳統(tǒng)解決方案：① 在轉(zhuǎn)子變流器輸出側(cè)設(shè)置LCR型dv／dt濾波器，降低dv／dt上升率，以降低反射電壓［5］；② 提高Crowbar功率器件等相關(guān)部件的耐壓。無疑兩種方案都會(huì)大幅增加系統(tǒng)硬件成本。本文在深入研究Crowbar電路特性的基礎(chǔ)上，提出了一種新的解決方案。
2 電路結(jié)構(gòu)分析
2.1 主電路結(jié)構(gòu)
圖7方框內(nèi)紅色部分為提出的Crowbar電路圖。從轉(zhuǎn)子側(cè)變流器dv／dt輸出濾波器電感引出三相轉(zhuǎn)子電壓，通過一個(gè)三相不控整流橋整成直流，由IGBT功率器件T1串聯(lián)一個(gè)電阻器組成類似Chopper電路。當(dāng)達(dá)到導(dǎo)通閾值時(shí)，導(dǎo)通T1從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子短接。在正常運(yùn)行時(shí)，Crowbar直流側(cè)正極通過一個(gè)二極管串聯(lián)一個(gè)RC并聯(lián)電路，接轉(zhuǎn)子變流器的正母線，Crowbar直流側(cè)負(fù)極接轉(zhuǎn)子變流器負(fù)母線，從而將Crowbar電路的直流電壓嵌位到變流器直流母線電壓。使轉(zhuǎn)子電壓幅值接近直流母線電壓幅值，從而Crowbar使用的功率器件的電壓等級取得了較大幅度的降低，耐壓余量增大。
圖7 回饋型Crowbar電路原理圖
2.2 回饋電路設(shè)計(jì)
圖8為能量回饋電路的結(jié)構(gòu)。反相截止二極管D2是為防止啟動(dòng)時(shí)直流母線給Crowbar倒充電。電容C2流通高頻的紋波電壓，嵌位轉(zhuǎn)子電壓峰值到直流母線電壓，R2則流通低頻電流，從而使Crowbar直流側(cè)和變流器直流母線電壓幅值接近。
圖8 回饋電路
回饋電路的傳遞函數(shù)為
式中S＝σ＋jw拉普拉斯算子。
圖9 回饋電路幅頻特性
其幅頻特性如圖9所示，根據(jù)轉(zhuǎn)子反射電壓的頻率和峰值選擇C2，既保證有足夠的紋波電流余量，又保證了紋波頻率低阻通過。這樣，反射電壓被鉗位到直流母線幅值，電阻R2取值以進(jìn)一步保證Crowbar直流側(cè)和變流器直流母線等電位，R2功率以兩側(cè)直流母線靜態(tài)壓差來確定。
3 實(shí)驗(yàn)分析
本文以2MWDFIG為例，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證電路的可行性，實(shí)驗(yàn)參數(shù)如表1所示。
表1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)
圖10為采用表1參數(shù)的Crowbar回饋電路后轉(zhuǎn)子線電壓波形，可以看出轉(zhuǎn)子線電壓的反射電壓峰值明顯降低。圖11是回饋電路的電流波形，最大峰值電流有200A，有效值為3.9A。圖12是引入回饋電路的Crowbar直流側(cè)和轉(zhuǎn)子變流器直流母線電壓波形，兩者相差30V左右。
圖10 轉(zhuǎn)子電壓波形
圖11 回饋電路電流
圖12 直流母線和Crowbar直流側(cè)電壓
由實(shí)驗(yàn)波形可見，本文所提出的回饋型Crowbar電路具有明顯的嵌位效果，降低了Crowbar電路的電壓等級，電路拓?fù)涫怯行铱尚械摹?/p>
4 結(jié) 語
本文提出了一種新型Crowbar拓?fù)?，通過理論計(jì)算、仿真和實(shí)驗(yàn)分析，可以看出此電路能有效地將Crowbar直流側(cè)電壓嵌位到變流器直流母線電壓值，降低了Crowbar電壓等級，可以使用耐壓較低的功率開關(guān)器件組成Crowbar電路，有效降低了系統(tǒng)成本和開關(guān)器件安全余量，同時(shí)對轉(zhuǎn)子長電纜造成的高反射電壓起到了一定的嵌位作用。
［1］胡家兵，賀益康.雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的低壓穿越運(yùn)行與控制［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2008，32（2）：1－4.
［2］朱曉東，石 磊，陳 寧.考慮Crowbar阻值和退出時(shí)間的雙饋風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2010，34（18）：85－89.
［3］賀益康，周 鵬.變速恒頻雙饋異步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)低電壓穿越技術(shù)綜述［J］.電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2010，24（9）：140－146.
［4］Von Jouanne A，Enjeti P N.Design considerations for an inverter output filter to mitigate the effects of long motor leads in ASD applications［J］.IEEE Transactions on Industry Applications，1997，33（5）：1138－1144.
楊恩星
（上海電氣輸配電集團(tuán)，上海200042）
風(fēng)力發(fā)電在我國裝機(jī)容量不斷增加，大規(guī)模的風(fēng)電機(jī)組入網(wǎng)會(huì)對電力系統(tǒng)的電網(wǎng)電壓穩(wěn)定、電能質(zhì)量、繼電保護(hù)以及電網(wǎng)一系列的穩(wěn)定性帶來不可忽略的影響，尤其是陸上風(fēng)電基本處于電力網(wǎng)末端，屬于典型的弱電網(wǎng)，風(fēng)電機(jī)組占比越高，電網(wǎng)的穩(wěn)定性問題尤為突出。
電網(wǎng)電壓對地或者相間短路造成的電網(wǎng)電壓跌落是電網(wǎng)的一種常見故障，早期的解決方案是風(fēng)電機(jī)組檢測到電網(wǎng)電壓跌落會(huì)自動(dòng)脫網(wǎng)和電網(wǎng)解列以保護(hù)風(fēng)電機(jī)組。當(dāng)電網(wǎng)較弱時(shí)，大面積的風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)，會(huì)從電網(wǎng)吸收無功，從而加劇電網(wǎng)的故障。因此，電網(wǎng)運(yùn)營商提出了更加嚴(yán)格的風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)規(guī)范，要求在外部電網(wǎng)故障下風(fēng)電機(jī)組不間斷運(yùn)行和具有一定的頻率、無功和電壓控制能力。在電網(wǎng)電壓出現(xiàn)連續(xù)的對稱和不對稱短路故障時(shí)保持與電網(wǎng)連接，并向電網(wǎng)提供無功支撐，協(xié)助電網(wǎng)電壓快速恢復(fù)［1］。
國家電網(wǎng)當(dāng)前即將出臺的低電壓穿越（Low Voltage Ride Through，LVRT）新標(biāo)準(zhǔn)中，除了要求在規(guī)定時(shí)間內(nèi)不脫網(wǎng)運(yùn)行，還規(guī)定了有功恢復(fù)和無功支撐技術(shù)指標(biāo)。
（1）標(biāo)準(zhǔn)LVRT曲線如圖1所示。圖1中，輪廓線以上的區(qū)域，風(fēng)電機(jī)組需要保證不間斷并網(wǎng)運(yùn)行，并網(wǎng)點(diǎn)在輪廓線以外時(shí)允許機(jī)組脫網(wǎng)。
圖1 低電壓穿越曲線
（2）無功支撐能力。當(dāng)電網(wǎng)電壓發(fā)生20%～90%三相電壓對稱跌落時(shí)，要求風(fēng)電機(jī)組輸出無功電流，以支撐電網(wǎng)電壓恢復(fù)，無功電流要在75ms內(nèi)達(dá)到1.5（0.9－Vt）In的輸出（其中，Vt為跌落深度，In為額定電流），并在曲線上方規(guī)定的時(shí)間內(nèi)不脫網(wǎng)。
（3）有功功率的恢復(fù)。電網(wǎng)電壓恢復(fù)后以每秒10%的速度恢復(fù)有功功率。
風(fēng)力雙饋發(fā)電機(jī)組（Doubly Fed Induction Generator，DFIG）由于只需要控制轉(zhuǎn)差功率，變流器容量較小，成本低，可以連續(xù)快速地向電網(wǎng)提供無功支撐。但是因?yàn)殡p饋電機(jī)定子和電網(wǎng)直接連接，在電網(wǎng)電壓擾動(dòng)時(shí)電磁過程比較劇烈，瞬時(shí)電流會(huì)達(dá)到額定電流的300%以上［2］。同時(shí)，由于變流器容量低，限制了機(jī)組在嚴(yán)重故障時(shí)的控制能力，因此，DFIG需要輔助電路實(shí)現(xiàn)不間斷運(yùn)行和變流器自我保護(hù)功能［3－4］。
本文對DFIG低電壓穿越保護(hù)電路Crowbar電路的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，并提出了一種新型的電路拓?fù)?，可以有效降低Crowbar電路的容量和成本，并對電路特性進(jìn)行了設(shè)計(jì)和分析，通過仿真和實(shí)驗(yàn)對這一新型拓?fù)涞目尚行院陀行赃M(jìn)行了工程驗(yàn)證。
1 雙饋機(jī)組LVRT技術(shù)
1.1 低電壓穿越輔助電路
為了滿足上述LVRT要求，早期的不可控Crowbar電路是由半控型晶閘管組成的旁路電路，如圖2所示。無源Crowbar工作機(jī)理是，當(dāng)發(fā)生LVRT跌落，定子勵(lì)磁釋放感應(yīng)出很高的轉(zhuǎn)子電流，傳感器檢測到電流閾值，導(dǎo)通Crowbar電路，以保護(hù)轉(zhuǎn)子變流器。Crowbar電路的關(guān)斷是依靠轉(zhuǎn)子電流過零點(diǎn)，這是由晶閘管的特性決定的。因此，相關(guān)研究人員［6］提出了兩種有源Crowbar方案。圖3中，在轉(zhuǎn)子側(cè)并聯(lián)一個(gè)三相不控整流橋，整流橋的直流側(cè)通過一個(gè)能耗制動(dòng)Chopper電路將轉(zhuǎn)子短接。在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子電壓在Crowbar整流，使Chopper電路兩端維持一個(gè)固定的直流電平。當(dāng)電網(wǎng)電壓跌落時(shí)，轉(zhuǎn)子電流迅速增大，當(dāng)達(dá)到閾值時(shí)，Chopper斬波電路的門極絕緣雙極性晶體管（Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT）導(dǎo)通，通過電阻阻尼快速釋放定子磁場。當(dāng)轉(zhuǎn)子電流衰減到閾值以下時(shí)，可以快速關(guān)斷Chopper器件，恢復(fù)轉(zhuǎn)子變流器的控制。圖4中，在轉(zhuǎn)子側(cè)變流器每個(gè)橋臂的IGBT旁并聯(lián)一個(gè)大容量二極管，當(dāng)發(fā)生低電壓跌落時(shí)，轉(zhuǎn)子電流上升，當(dāng)達(dá)到轉(zhuǎn)子變流器保護(hù)閾值時(shí)，關(guān)閉IGBT脈沖寬度調(diào)制（Pulse Width Modulation，PWM）導(dǎo)通信號，使高倍的勵(lì)磁釋放電流流過IGBT并聯(lián)二極管，對直流母線充電。當(dāng)直流母線電壓超過保護(hù)閾值時(shí)，直流母線通過一個(gè)能耗制動(dòng)Chopper電路將其釋放［6］。
圖2 無源Crowbar電路
圖3 有源Crowbar電路
圖4 Chopper型Crowbar電路
從本質(zhì)上講，圖2和圖3有相同的工作特性。有源可控型Crowbar可以有效實(shí)施對電機(jī)轉(zhuǎn)子電流的實(shí)時(shí)控制，能夠更好地滿足75ms內(nèi)快速輸出無功，對電網(wǎng)電壓形成有效支撐的能力。
1.2 傳統(tǒng)Crowbar電路存在的問題
由于當(dāng)前兆瓦級風(fēng)電機(jī)組的變流器通常放在塔底，變流器到電機(jī)轉(zhuǎn)子的距離達(dá)到上百米，變流器輸出的高頻轉(zhuǎn)子PWM電壓dv／dt變化率會(huì)超過500V／μs，在變流器和電機(jī)之間產(chǎn)生傳輸線效應(yīng)。圖5為經(jīng)變流器dv／dt濾波器電感后的轉(zhuǎn)子電壓波形。從波形可見，疊加的反射電壓峰值達(dá)到了150%額定峰值，反射電壓經(jīng)過轉(zhuǎn)子整流橋，會(huì)在Crowbar的直流側(cè)產(chǎn)生相對應(yīng)的直流高壓，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子Crowbar電路IGBT兩端承受較高的電壓，減小了IGBT的耐壓余量，較易超出安全工作區(qū)。Crowbar直流側(cè)和直流母線電壓對比如圖6所示，兩者有效值相差近200V。
圖5 轉(zhuǎn)子電壓波形
圖6 直流母線和轉(zhuǎn)子直流側(cè)電壓
對此問題有兩種傳統(tǒng)解決方案：① 在轉(zhuǎn)子變流器輸出側(cè)設(shè)置LCR型dv／dt濾波器，降低dv／dt上升率，以降低反射電壓［5］；② 提高Crowbar功率器件等相關(guān)部件的耐壓。無疑兩種方案都會(huì)大幅增加系統(tǒng)硬件成本。本文在深入研究Crowbar電路特性的基礎(chǔ)上，提出了一種新的解決方案。
2 電路結(jié)構(gòu)分析
2.1 主電路結(jié)構(gòu)
圖7方框內(nèi)紅色部分為提出的Crowbar電路圖。從轉(zhuǎn)子側(cè)變流器dv／dt輸出濾波器電感引出三相轉(zhuǎn)子電壓，通過一個(gè)三相不控整流橋整成直流，由IGBT功率器件T1串聯(lián)一個(gè)電阻器組成類似Chopper電路。當(dāng)達(dá)到導(dǎo)通閾值時(shí)，導(dǎo)通T1從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子短接。在正常運(yùn)行時(shí)，Crowbar直流側(cè)正極通過一個(gè)二極管串聯(lián)一個(gè)RC并聯(lián)電路，接轉(zhuǎn)子變流器的正母線，Crowbar直流側(cè)負(fù)極接轉(zhuǎn)子變流器負(fù)母線，從而將Crowbar電路的直流電壓嵌位到變流器直流母線電壓。使轉(zhuǎn)子電壓幅值接近直流母線電壓幅值，從而Crowbar使用的功率器件的電壓等級取得了較大幅度的降低，耐壓余量增大。
圖7 回饋型Crowbar電路原理圖
2.2 回饋電路設(shè)計(jì)
圖8為能量回饋電路的結(jié)構(gòu)。反相截止二極管D2是為防止啟動(dòng)時(shí)直流母線給Crowbar倒充電。電容C2流通高頻的紋波電壓，嵌位轉(zhuǎn)子電壓峰值到直流母線電壓，R2則流通低頻電流，從而使Crowbar直流側(cè)和變流器直流母線電壓幅值接近。
圖8 回饋電路
回饋電路的傳遞函數(shù)為
式中S＝σ＋jw拉普拉斯算子。
圖9 回饋電路幅頻特性
其幅頻特性如圖9所示，根據(jù)轉(zhuǎn)子反射電壓的頻率和峰值選擇C2，既保證有足夠的紋波電流余量，又保證了紋波頻率低阻通過。這樣，反射電壓被鉗位到直流母線幅值，電阻R2取值以進(jìn)一步保證Crowbar直流側(cè)和變流器直流母線等電位，R2功率以兩側(cè)直流母線靜態(tài)壓差來確定。
3 實(shí)驗(yàn)分析
本文以2MWDFIG為例，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證電路的可行性，實(shí)驗(yàn)參數(shù)如表1所示。
表1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)
圖10為采用表1參數(shù)的Crowbar回饋電路后轉(zhuǎn)子線電壓波形，可以看出轉(zhuǎn)子線電壓的反射電壓峰值明顯降低。圖11是回饋電路的電流波形，最大峰值電流有200A，有效值為3.9A。圖12是引入回饋電路的Crowbar直流側(cè)和轉(zhuǎn)子變流器直流母線電壓波形，兩者相差30V左右。
圖10 轉(zhuǎn)子電壓波形
圖11 回饋電路電流
圖12 直流母線和Crowbar直流側(cè)電壓
由實(shí)驗(yàn)波形可見，本文所提出的回饋型Crowbar電路具有明顯的嵌位效果，降低了Crowbar電路的電壓等級，電路拓?fù)涫怯行铱尚械摹?/p>
4 結(jié) 語
本文提出了一種新型Crowbar拓?fù)?，通過理論計(jì)算、仿真和實(shí)驗(yàn)分析，可以看出此電路能有效地將Crowbar直流側(cè)電壓嵌位到變流器直流母線電壓值，降低了Crowbar電壓等級，可以使用耐壓較低的功率開關(guān)器件組成Crowbar電路，有效降低了系統(tǒng)成本和開關(guān)器件安全余量，同時(shí)對轉(zhuǎn)子長電纜造成的高反射電壓起到了一定的嵌位作用。
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