一種高可靠性Crowbar電路設計與仿真

唐 洲，陳元初，熊 健，黃啟釗

一種高可靠性Crowbar電路設計與仿真

唐 洲1，陳元初2，熊 健3，黃啟釗4

（株洲中車時代電氣股份有限公司，湖南株洲 412001）

由于雙饋電機（DFIG）的特殊性，使其對電網擾動較為敏感，當電網大幅跌落時，轉子回路產生電壓，電流沖擊以及電磁轉矩脈動，威脅DFIG系統的穩定運行。為了消耗轉子回路中的多余能量，Crowbar電路的低壓穿越技術，使得該技術得以廣泛應用。本文介紹了新型Crowbar電路的工作原理，結合工程設計經驗，給出了合理的參數整定方法，期望改善Crowbar電路的工作壽命和在惡劣工況下的性能表現。最后，通過仿真和試驗驗證了該電路的有效性。

雙饋電機 低壓穿越 Crowbar

0 引言

DFIG風電發電系統是我國陸上風電采用的主要形式，通過轉子側加裝Crowbar電路是DFIG系統采用的主要解決方案。在實際工程應用中，Crowbar電路設計上需要解決如下幾個問題：1）Crowbar電阻參數整定，Crowbar電阻值不能太大，以免轉子側電壓過高，使得機側變流器出現電流倒灌，抬升直流母線電壓，損壞IGBT模塊，Crowbar電阻值不能太小，否則無法限制轉子回路沖擊電流；2）IGBT過壓保護，由于線路中的雜散電感的存在，使得IGBT關斷過電壓。

本文分析了電網跌落條件下的DFIG電磁暫態過程，分別建立了轉子側接入Crowbar電阻下的數學模型。作者根據Crowbar電阻所在位置，將國內風電行業的Crowbar電路形式分為AC級能量消耗型和DC級能量消耗型，對比了各自的優缺點并指導工程化應用。

1 LVRT過程中的DFIG電磁暫態分析

1.1 DFIG在同步旋轉d-q坐標系下的數學模型

圖1所示為DFIG系統原理圖，其中定子側直接與電網相連，轉子側與四象限變換器連接，Crowbar電路并在轉子側，同時與機側濾波器相連。Crowbar在電網大幅跌落時觸發，保護DFIG系統的穩定運行。

圖2是DFIG在同步旋轉d-q坐標系的等效電路。則定子，轉子的電壓矢量，磁鏈矢量表達式分別為

圖1 DFIG系統原理圖

圖2 DFIG系統原理圖