撬棒電路簡介

由于多數(shù)風機尚不具備 LVRT 能力，故障發(fā)生時，為保護機組安全和不影響電網(wǎng)電壓恢復，一般選擇切出風電機組。但由于風電有功出力較多，故障發(fā)生時切出風機將使系統(tǒng)損失大量有功出力，導致頻率下降，甚至出現(xiàn)甩負荷的嚴重事故。當電網(wǎng)電壓出現(xiàn)大幅跌落時，雙饋電機（DFIG）撬棒保護電路中電阻的取值范圍和投切時機的整定， 以及其他影響撬棒電路保護效果的因素，為撬棒電路在 LVRT技術(shù)中更好的應用奠定理論基礎 。

定子短路電流交流分量的幅值和衰減時間常數(shù)均與撬棒有關，撬棒電路的投入將大大降低短路電流的幅值并加快交流分量的衰減，撬棒阻值越大，效果越明顯。對于不對稱短路，同樣有此規(guī)律。值得注意的是，很多文獻為了簡化分析在推導DFIG短路電流時忽略了撬棒電路的投入時間，即假定故障瞬間撬棒電路已經(jīng)投入，這對于短路電流的計算無可厚非，但卻掩蓋了撬棒電路投入后DFIG的動態(tài)響應過程。撬棒電路投入后DFIG變成異步電機，需要從電網(wǎng)吸收大量的無功功率。所以系統(tǒng)側(cè)能提供無功功率的多少直接影響到故障后風電機組的運行狀態(tài)。以風電場并網(wǎng)聯(lián)絡線上發(fā)生三相短路故障為例，撬棒電路投入前，風電機組沒有失去勵磁，定子端會存在一定程度的殘壓，短路電流也會比較大；但撬棒電路投入后，風電機組失去勵磁，由于聯(lián)絡線三相短路阻斷了系統(tǒng)與風電場的聯(lián)系，系統(tǒng)無法向風電場支援無功功率，發(fā)電機勵磁磁場不能建立，會導致風電機組的定子電壓進一步下降，甚至趨于 零，此時短路電流的交流分量迅速衰減，很快也趨于零，只剩下隨定子時間常數(shù)衰減的直流分量。對于不對稱短路，撬棒電路的投入同樣會使風電機組定子電壓進一步降低，短路電流減??；但系統(tǒng)側(cè)仍可以向風電場提供無功支援 。

投入撬棒后的DFIG正序阻抗呈現(xiàn)負電阻、正電抗性質(zhì)，撬棒電阻對電抗分量影響較大，正序阻抗模值隨撬棒阻值的增大迅速增大并趨于飽和；負序電阻和電抗同樣隨撬棒的阻值增大而增大，但電阻分量增大更明顯，負序阻抗模值增加的速度要比正序阻抗慢。風電場內(nèi)的各DFIG通過集電線路和中壓母線并聯(lián)連接，部分風電機組因撬棒電路投入引起正負序阻抗的增大，將使整個風電場的等效正負序阻抗也相應增大，另外，撬棒電路并不影響零序電流的分配，所以撬棒電路投入后，風電場側(cè)保護測得的短路電流中零序分量與正負序分量的比值也會明顯增大。

綜上所述，DFIG撬棒電路的投入增加了風電機組的正負序阻抗，尤其是正序阻抗，從而使風電場的弱饋程度加強，將對保護造成更嚴重的影響 。

變頻電路直接變頻電路

直接變頻電路是指不經(jīng)過任何中間環(huán)節(jié)，直接將一種頻率的交流電轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N頻率的交流電的電路。一般還可同時控制輸出電壓。直接變頻電路應用于變頻調(diào)速裝置、感應加熱裝置、不停電電源等場合。與間接變頻電路相比，直接變頻電路僅進行一次電能變換，變換效率較高。按變頻電路的輸出頻率和輸入頻率的關系分，可分為直接降頻電路、直接升頻電路和直接升降頻電路。

直接變頻電路又稱周波變流電路。它由兩組反并聯(lián)的相控整流電路（正極組和負極組）組成。三相橋式相控整流器組成的直接降頻電路。正極組和負極組整流器交替地工作，即可輸出一個低頻的交流電壓。直接降頻電路按控制方式可分為定比式周波變流器和連續(xù)式周波變流器兩種。①定比式周波變流器它的輸出電壓波形。電路的輸出頻率與輸入頻率有一定的比例關系，不能連續(xù)變化，輸出電壓的低次諧波較大，但控制方式簡單，可用于頻率精度要求不高的場合。②連續(xù)式周波變流器 它可連續(xù)改變正極組和負極組的觸發(fā)滯后角，通過改變觸發(fā)滯后角的變化周期改變輸出頻率，改變觸發(fā)滯后角改變輸出電壓。它的輸出頻率和電壓都是連續(xù)可調(diào)的。連續(xù)式周波變流器的輸出電壓波形。為使輸出電壓波形更接近于正弦波，各整流器的觸發(fā)滯后角按余弦規(guī)律變化。連續(xù)式周波變流器的輸出電壓中包含有分數(shù)次諧波。當輸出頻率和輸入頻率之比大于三分之一時，這種分數(shù)次諧波會對負載產(chǎn)生惡劣的影響（見高次諧波抑制）。在周波變流器中，同一組中晶閘管換相與相控整流電路的換相相同（見相控整流電路），而在負載電流過零時進行從正極組工作到負極組工作的轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換的方式有兩種，一種是有環(huán)流式，另一種是無環(huán)流式。有環(huán)流式控制較簡單，但需要在兩組整流電路之間增設限流電抗器限制環(huán)流。無環(huán)流式控制是按照檢測出的負載電流的正負有選擇地使正極組或負極組中的一組整流器工作，不產(chǎn)生環(huán)流。這種方式因無須設置限流電抗器，功率因數(shù)和效率都有所提高。但存在負載電流在過零點不連續(xù)的缺點。 直接降頻電路主要應用于交流電動機低速傳動。它的優(yōu)點無須換相電路；可以由負載向交流電源回饋電能；變流效率較高。缺點是晶閘管用量多，控制電路較復雜；輸出頻率變化范圍較小，一般低于輸入頻率的三分之一。

變頻電路間接變頻電路

經(jīng)過兩次以上的變換，將一種頻率的交流電轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N頻率的交流電的電路。按變換的途徑可分為交流-直流-交流變頻電路和交流-直流-高頻-交流變頻電路。

先用整流器將輸入的交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，再用逆變器將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)樗桀l率的交流電。整流器采用不控整流電路或相控整流電路。在要求變頻器輸出電壓可變,而逆變器又無控制電壓的能力的場合。

相控整流電路

在逆變器能夠控制輸出電壓的場合，一般采用不控整流電路以降低成本。按換流方式不同，逆變電路可分為電源換流、負載換流和自換流3種。交流-直流-交流變頻電路

電源換流逆變電路

電路中的晶閘管利用電源電壓換流，晶閘管關斷條件好，它構(gòu)成的變頻器容量可以做得較大。主要應用于線繞式異步電動機串級調(diào)速，高壓直流輸電，大電網(wǎng)的聯(lián)接。

負載換流逆變電路

電路中的晶閘管利用負載電壓換流。主要用于同步電動機調(diào)速和感應加熱裝置中。用于同步電動機調(diào)速的變頻電路輸出頻率不高，一般在幾赫到幾十赫范圍，可以采用普通晶閘管作為逆變器的開關元件，成本較低。在啟動時，同步電動機反電動勢為零，晶閘管不能利用負載電壓換流，常采用電源換流或輔助強迫換流。用于感應加熱的變頻電路的輸出頻率較高，一般在幾百赫到幾萬赫的范圍。它的逆變電路種類很多，有并聯(lián)逆變電路、串聯(lián)逆變電路、串并聯(lián)逆變電路、倍頻式逆變電路和時間分割式逆變電路。并聯(lián)逆變電路負載適應性強，適用于熔煉和透熱。串聯(lián)逆變電路可以在逆變器內(nèi)部調(diào)節(jié)輸出電壓，啟動比較方便，適用于淬火和釬焊。串并聯(lián)逆變電路、倍頻式逆變電路和時間分割式逆變電路適用于輸出頻率較高的應用場合。

自換流逆變電路

主要用于異步電動機變頻調(diào)速和恒壓恒頻裝置中。逆變器中的晶閘管需要專門的輔助換流電路換流，電路較復雜。為了簡化電路，在中、小功率的自換流逆變電路中常采用功率晶體管等自關斷元件。在簡單的控制下，自換流逆變電路本身不能控制輸出電壓，當采用脈沖寬度控制時，自換流逆變電路不但能控制輸出電壓，還能改善輸出電壓的波形。

整流器將輸入交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，逆變器再將直流電轉(zhuǎn)變成高頻交流-直流-交流變頻電路 交流電，經(jīng)變壓器隔離后用直接式降頻器再將高頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)樗桀l率的交流電。一般逆變器輸出的頻率大于2萬赫,變壓器的體積小，重量輕且無噪聲。這種變頻電路適用于多路輸出，且要求各路輸出電壓互相隔離，又要求變換器體積小、重量輕的場合。2100433B