Crowbar电路在DFIG风力发电机低电压穿越中的应用研究

"本文深入研究了双馈风力发电机在电网电压跌落故障下的不间断运行机制，特别是关注1.5MW的双馈风力发电机（DFIG）。为了应对这一问题，研究中设计了一种Crowbar电路，它能在电网电压下降时为发电机提供保护，避免设备损坏。通过对电网电压跌落的仿真模拟，分析了包括机端电压、电流、转子电流、有功功率和无功功率、直流侧电压以及电磁转矩在内的各项关键参数的动态响应。这些仿真结果为低电压穿越（LVRT）控制策略的研究提供了理论依据，同时对于兆瓦级变频器的开发具有指导意义。 双馈感应发电机（DFIG）是风力发电系统中的关键组件，其定子连接到电网，转子侧通过双PWM变流器与电网间接交互。Crowbar电路在电网故障时起到关键作用，它能迅速接入，为转子过电流提供一个旁路，保护变流器不受损害。在故障期间，Crowbar电路与双PWM变流器协同工作，确保发电机能够持续运行。 仿真结果揭示了在电网电压跌落时DFIG的运行特性。当电压跌落发生时，定子电流会经历短暂的增大，随后减小并稳定，这主要是由于直流分量的产生。转子电流也会因耦合效应而出现过电流。电磁转矩会受到波动影响，而直流侧电压则因功率波动而在故障期间产生振荡。尽管在电压跌落时电流和转矩有瞬时波动，但在其余时间均能保持稳定。发电机的有功功率和无功功率只在故障发生和恢复的瞬间发生振荡，而在故障期间，发电机能够向电网提供少量无功功率，有助于维持电网稳定性。 采用Crowbar电路的控制策略有效地保证了DFIG在电网电压跌落故障下的不间断运行，显著提升了风力发电机组的运行可靠性。这项研究对于理解DFIG在异常电网条件下的行为以及优化风能系统的控制策略具有重要意义，为未来更大型的变频器设计提供了实用的技术参考。"