基于Crowbar电路的双馈风电机组故障穿越保护研究

DFIG 等效变换后的数学模型为式（3）。

式中，ω
s 为同步角速度，ω
r
为转子旋转速
基金项目：昌吉学院教科研项目（20ky007）。

作者简介：陈莉，昌吉学院物理系，工程师，硕士，研究方向：智能控制、自动化教学。

收稿日期：2021-03-01，修回日期：2021-03-22。

图1 三相坐标系下的物理模型
3 算例仿真
风电场由6×1.5MW的双馈风电机组群构成，风电机组出口电压为575V，通过母线B575汇集，再升压至25kV后由10km架空线路送至系统。

单台双馈风力风电机参数如表1所示。

电网发生故障前，取转差率s＝-0.2；撬棒电路电阻R＝0.21Ω，L＝325H。

在t＝0.2s时,风电场接入系统的母线B25发生三相短路故障，故障时间持续200ms，仿真结果得到风电机组端电压、直流母线电压、风轮转速、风机转子电流如图3所示。

由图3（a）分析可知，当系统发生三相短路故障的瞬间，风电机组端口电压从1.0pu下降至0.42pu，200ms后故障清除。

由图3（b）分析可知，故障穿越过程中，直流母线电压未出现过电压，在故障发生、故障切除的瞬间存在尖峰脉冲，转子电流先增加后受到抑制，未超过额定值的安全范围（1.1倍），证明转子电流得到了有效限制，从而调节DFIG的定子侧电流。

从风电机组端电压、直流母线电压、风轮转速、风机转子电流的仿真结果看，故障时及时投入Crowbar电路，能够有效控制转子电流，稳定直流母线电压。

4 结语
本文分析了一种基于电阻和电感串联的撬棒电路在电网侧故障下的双馈风电机组故障穿越能力。

故障穿越过程中，撬棒电路的控制目标为：（1）在电网发生故障时，风电机组不切机，并保持电压电流稳定为目标。

（2）通过撬棒电阻限制转子侧电流增大。

（3）选取安全范围内的阻值，采用大电感进行机组状态优化，增强分压效果。

仿真结果验证了，故障穿越期间，此种撬棒电路可以维持机组电压，补偿定子出口电压，维持了直流母线电压的稳定。

参考文献
蔡旭,张建文,王晗.风电变流技术[M].北京:
图2 Crowbar保护的DFIG并网结构图表1 1.5MW风力风电机组参数图3 低电压故障下的电网三相电压、直流母线电压、
风轮转速、转子电流。