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Conjoint analysis of crowbar switching scheme and its resistancebased on statistical sampling for LVRT of DFIG

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Journal of Modern Power Systems and Clean Energy 2019年第3期7卷 558-567页

作者： Yanbin QU Le GAO Guangfu MA Huihui SONG Shitao WANG School of Information and Electrical Engineering Harbin Institute of Technology at WeihaiNo.2West Wenhua RoadWeihai 264209China Department of Control Science and Engineering Harbin Institute of TechnologyNo.92West Dazhi StreetNangang DistrictHarbin 150001China State Grid of China Technology College No.500ErhuanSouth RdJinanChina

An active crowbar protective circuit is an effective and common approach for low voltage ride through(LVRT) of a doubly-fed induction generator(DFIG). The crowbar resistance value and its switching scheme both have crucial effects on safety recovery. The effects encountered are correlative dependence and interplay so that analyzing them from a single factor, as most existing LVRT control methods would do, obtains a partial optimal solution. This paper combines these two factors toanalyze their coordination effects on the LVRT control,and to also investigate whether the global optimal performance of these factors can be achieved. The principles for resistance selection and the schemes for crowbar switching are discussed first. Next, the coupling relationship is ana-lyzed based on statistical sampling simulation data with different resistance values and various switching schemes.The results demonstrate that their coordination has critical influence on rotor peak current, DC-link voltage and reactive power. The optimal coordination will be different according to specific requirements. Hence the global optimal combination could be achieved when all requirements are taken into consideration.

关键词： Doubly-fed induction generator(DFIG) Active crowbar Switching scheme Resistance value Statistical sampling data

基于主动式IGBT型crowbar的双馈风力发电系统LVRT仿真研究

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电力系统保护与控制 2010年第23期38卷 164-171页

作者：苏平张靠社西北电网有限公司西安输变电运行公司陕西西安710075 西安理工大学水利水电学院陕西西安710048

讨论了电网电压骤降下双馈感应风电(DFIG)系统的低压穿越控制策略和保护方案。在分析主动式IGBT型crowbar电路的拓扑结构以及电网电压跌落时crowbar电路作用的基础上,采用计及电网电压变化的DFIG数学模型,建立了LVRT控制模型。通过仿真... 详细信息

讨论了电网电压骤降下双馈感应风电(DFIG)系统的低压穿越控制策略和保护方案。在分析主动式IGBT型crowbar电路的拓扑结构以及电网电压跌落时crowbar电路作用的基础上,采用计及电网电压变化的DFIG数学模型,建立了LVRT控制模型。通过仿真详细研究了crowbar投切策略,仿真结果验证了crowbar电路以及控制策略的有效性,表明crowbar电路能有效抑制转子过电流、直流母线过电压以及电磁转矩的振荡,并可在故障时向电网注入无功电流以帮助电网电压的恢复,使DFIG实现低电压穿越。

关键词：双馈感应电机电压跌落风力发电 crowbar 低电压穿越

采用crowbar实现低电压穿越的风电场继电保护定值整定研究

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电力系统保护与控制 2013年第2期41卷 97-102页

作者：车倩陆于平东南大学电气工程学院江苏南京210096

在双馈风机(DFIG)中使用crowbar电路是提高风机低电压穿越能力的一种常用措施,为协调crowbar与风电场集电线路保护动作之间的关系,提出了集电线路电流保护新的整定方法与控制策略。在Matlab/Simulink中建立了含有crowbar电路的风电场并... 详细信息

在双馈风机(DFIG)中使用crowbar电路是提高风机低电压穿越能力的一种常用措施,为协调crowbar与风电场集电线路保护动作之间的关系,提出了集电线路电流保护新的整定方法与控制策略。在Matlab/Simulink中建立了含有crowbar电路的风电场并网模型,投入crowbar能够有效提高风机抵御电网电压跌落的性能,但使得风电场集电线路故障电流峰值减小并迅速衰减。对此针对电流速断保护提出采用功率方向元件判断故障区结合快速保护算法,并对整定值进行修正,后备保护采用自保持电路并增加电压判据的控制策略。仿真结果表明,该策略能够满足风电场联络线故障的可靠切除及主网故障时低电压穿越运行的要求。

关键词： crowbar LVRT 风电场保护策略

提高DFIG低电压穿越性能的转子crowbar自适应切除控制方法

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电力自动化设备 2018年第9期38卷 93-98页

作者：姜惠兰周陶贾燕琪陈娟张弛周照清薛静玮天津大学智能电网教育部重点实验室天津300072

针对crowbar传统控制策略的不足,推导了双馈风力发电机(DFIG)在系统发生三相短路且转子crowbar电路切除后的转子电流表达式,并提出了一种转子crowbar自适应切除控制策略。假设当前时刻切除crowbar,实时计算将出现的转子电流最大值,并在... 详细信息

针对crowbar传统控制策略的不足,推导了双馈风力发电机(DFIG)在系统发生三相短路且转子crowbar电路切除后的转子电流表达式,并提出了一种转子crowbar自适应切除控制策略。假设当前时刻切除crowbar,实时计算将出现的转子电流最大值,并在该最大值小于crowbar动作阈值时将crowbar切除,保证以crowbar不会反复投切为前提尽早切除crowbar,达到从系统少吸收无功和延长crowbar开关器件使用寿命的目的。通过MATLAB/Simulink仿真验证了所提控制方法的有效性。

关键词：双馈风力发电机低电压穿越 crowbar 自适应控制风电

基于crowbar的双馈机组风电场等值模型与并网仿真分析

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电工技术学报 2015年第4期30卷 44-51页

作者：王振树刘岩雷鸣卞绍润石云鹏山东大学电气工程学院济南250061 国网青岛供电公司青岛266100 国家电网山东电力公司调度控制中心济南250001 国网历城供电公司 250100

针对双馈机组(DFIG)风电场并网中亟须解决的低电压穿越问题,提出了一种基于crowbar的双馈机组风电场等值方法。通过对DFIG在电网故障情况下的机理分析,给出了电网故障时DFIG转子电流的表达式。根据DFIG转子电流值判别是否投入crowbar,将... 详细信息

针对双馈机组(DFIG)风电场并网中亟须解决的低电压穿越问题,提出了一种基于crowbar的双馈机组风电场等值方法。通过对DFIG在电网故障情况下的机理分析,给出了电网故障时DFIG转子电流的表达式。根据DFIG转子电流值判别是否投入crowbar,将DFIG风电场分为投入与不投入crowbar两组;运用容量加权法计算各组参数,建立DFIG风电场的双机等值模型。算例仿真分析表明,DFIG风电场的双机等值模型能够较准确地反映电网故障期间风电场变化,采用快速无功补偿提高了风电场的低压穿越能力。

关键词：双馈机组风电场并网低电压穿越 crowbar 双机等值模型

电网对称故障下基于active crowbar双馈发电机控制

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电机与控制学报 2009年第1期13卷 99-103页

作者：张学广徐殿国哈尔滨工业大学电气学院黑龙江哈尔滨150001

随着风力发电规模和风电机组单机容量不断增大,要求大型风电机组具有低电压穿越能力,因此需要研究三相对称故障下双馈风力发电机控制方法。在电网电压突然跌落时,由于双馈发电机中的电磁耦合关系,在定转子中感应出过电压过电流,为保护... 详细信息

随着风力发电规模和风电机组单机容量不断增大,要求大型风电机组具有低电压穿越能力,因此需要研究三相对称故障下双馈风力发电机控制方法。在电网电压突然跌落时,由于双馈发电机中的电磁耦合关系,在定转子中感应出过电压过电流,为保护转子侧变换器,需要通过crowbar来短路双馈发电机的转子。针对传统的passive crowbar的不足,采用active crowbar电路的控制方法。当电网故障造成双馈发电机转子过流时,开启active crowbar电路来旁路转子侧变换器。当转子电流下降到一定程度时断开crowbar,转子侧变换器恢复工作,此时双馈电机可以向电网同时提供有功无功支持。理论分析的基础上进行了仿真研究。仿真结果证实了采用active crowbar可以有效地实现双馈风力发电机的低电压穿越。

关键词：双馈发电机对称故障风力发电 active crowbar 低电压穿越

A novel controllable crowbar based on fault type protection technique for DFIG wind energy conversion system using adaptive neuro-fuzzy inference system

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Protection and Control of Modern Power Systems 2018年第1期3卷 337-348页

作者： Omar Noureldeen I.Hamdan Department of Electrical Engineering Faculty of EngineeringSouth Valley UniversityQena 83523Egypt

This paper proposes a novel controllable crowbar based on fault type(CBFT)protection technique for doubly fed induction generator(DFIG)wind energy conversion system connected to grid.The studied system consists of six DFIG wind turbines with a capacity of 1.5 MW for each of them.The operation mechanism of proposed technique is used to connect a set of crowbar resistors in different connection ways via activation of controllable circuit breakers(CBs)depending on the detected fault type.For each phase of DFIG,a crowbar resistor is connected in parallel with a controllable CB and all of them are connected in series to grid terminals.The adaptive neuro-fuzzy inference system(ANFIS)networks are designed to detect the fault occurrence,classify the fault type,activate the CBs for crowbar resistors associated with faulted phases during fault period,and deactivate them after fault clearance.The effectiveness of proposed CBFT protection technique is investigated for different fault types such as symmetrical and unsymmetrical faults taking into account the single-phase to ground fault is the most frequently fault type that occurs in power systems.Also,a comparison between the behaviours of studied system in cases of using traditional parallel rotor crowbar,classical outer crowbar,and proposed CBFT protection techniques is studied.The fluctuations of DC-link voltage,active power,and reactive power for studied system equipped with different protection techniques are investigated.Moreover,the impacts of different crowbar resistance values on the accuracy of proposed technique are studied.The simulation results show that,the proposed technique enhances the stability of studied wind turbine generators and contributes in protection of their components during faults.

关键词： ANFIS networks crowbar Power electronic converters DFIG wind turbines Fault types

直驱式VSCF风电系统直流侧crowbar电路的仿真分析

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电力系统及其自动化学报 2008年第3期20卷 118-123页

作者：胡书举李建林许洪华中国科学院电工研究所

为提高直驱式变速恒频风电系统的故障穿越能力,采用直流侧过压保护(crowbar)电路,使电网电压跌落时风力机能够保持正常运行,故障消除后系统快速恢复至额定输出。基于对几种常用直流侧crowbar方案的分析比较,选择卸荷负载作为crowbar电路... 详细信息

为提高直驱式变速恒频风电系统的故障穿越能力,采用直流侧过压保护(crowbar)电路,使电网电压跌落时风力机能够保持正常运行,故障消除后系统快速恢复至额定输出。基于对几种常用直流侧crowbar方案的分析比较,选择卸荷负载作为crowbar电路,对网侧变换器和卸荷负载的控制原理及其配合进行了详细说明,对采用和不采用crowbar电路时变换器的跌落特性进行了仿真分析和对比。仿真结果显示采用卸荷负载控制简单,容易实现与网侧变换器的配合,可有效增强直驱式风电系统的低电压穿越能力。

关键词：变速恒频直驱式风电系统电网电压跌落低电压穿越 crowbar 卸荷负载

应用STATCOM与crowbar提高风电场低电压穿越能力

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电测与仪表 2014年第7期51卷 33-38,44页

作者：吴方劼张文豪柯联锦国网北京经济技术研究院北京100052 河海大学可再生能源发电技术教育部工程研究中心南京210098

为满足并网风电机组在电网电压在一定范围内瞬间跌落时不脱网运行,通过分析DFIG电压跌落时的暂态过程,建立一种基于STATCOM和crowbar的低电压穿越控制策略。STATCOM采用恒电压控制策略,适当地调节交流侧输出的幅值和相位,以提供满足系... 详细信息

为满足并网风电机组在电网电压在一定范围内瞬间跌落时不脱网运行,通过分析DFIG电压跌落时的暂态过程,建立一种基于STATCOM和crowbar的低电压穿越控制策略。STATCOM采用恒电压控制策略,适当地调节交流侧输出的幅值和相位,以提供满足系统电压稳定的无功功率;crowbar电路的投切,对转子电流或直流侧电压滞环比较来控制,以卸荷多余能量并保护变流器,从而实现低电压穿越。最后,在PSCAD/EMTDC平台建立了DFIG的LVRT仿真模型,结果表明:该策略使DFIG在电压跌落较深情况下具备了低电压穿越能力。

关键词：双馈感应风机 STATCOM crowbar 低电压穿越 PSCAD EMTDC