撬棒電路撬棒電路對(duì)風(fēng)電場(chǎng)弱饋特性的影響

投入撬棒后的DFIG正序阻抗呈現(xiàn)負(fù)電阻、正電抗性質(zhì)，撬棒電阻對(duì)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(fù)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(fù)序阻抗模值增加的速度要比正序阻抗慢。風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的各DFIG通過(guò)集電線路和中壓母線并聯(lián)連接，部分風(fēng)電機(jī)組因撬棒電路投入引起正負(fù)序阻抗的增大，將使整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的等效正負(fù)序阻抗也相應(yīng)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(fēng)電場(chǎng)側(cè)保護(hù)測(cè)得的短路電流中零序分量與正負(fù)序分量的比值也會(huì)明顯增大。

定子短路電流交流分量的幅值和衰減時(shí)間常數(shù)均與撬棒有關(guān)，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(duì)于不對(duì)稱短路，同樣有此規(guī)律。值得注意的是，很多文獻(xiàn)為了簡(jiǎn)化分析在推導(dǎo)DFIG短路電流時(shí)忽略了撬棒電路的投入時(shí)間，即假定故障瞬間撬棒電路已經(jīng)投入，這對(duì)于短路電流的計(jì)算無(wú)可厚非，但卻掩蓋了撬棒電路投入后DFIG的動(dòng)態(tài)響應(yīng)過(guò)程。撬棒電路投入后DFIG變成異步電機(jī)，需要從電網(wǎng)吸收大量的無(wú)功功率。所以系統(tǒng)側(cè)能提供無(wú)功功率的多少直接影響到故障后風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)。以風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線上發(fā)生三相短路故障為例，撬棒電路投入前，風(fēng)電機(jī)組沒(méi)有失去勵(lì)磁，定子端會(huì)存在一定程度的殘壓，短路電流也會(huì)比較大；但撬棒電路投入后，風(fēng)電機(jī)組失去勵(lì)磁，由于聯(lián)絡(luò)線三相短路阻斷了系統(tǒng)與風(fēng)電場(chǎng)的聯(lián)系，系統(tǒng)無(wú)法向風(fēng)電場(chǎng)支援無(wú)功功率，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁磁場(chǎng)不能建立，會(huì)導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組的定子電壓進(jìn)一步下降，甚至趨于 零，此時(shí)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(shí)間常數(shù)衰減的直流分量。對(duì)于不對(duì)稱短路，撬棒電路的投入同樣會(huì)使風(fēng)電機(jī)組定子電壓進(jìn)一步降低，短路電流減?。坏到y(tǒng)側(cè)仍可以向風(fēng)電場(chǎng)提供無(wú)功支援 。

由于多數(shù)風(fēng)機(jī)尚不具備 LVRT 能力，故障發(fā)生時(shí)，為保護(hù)機(jī)組安全和不影響電網(wǎng)電壓恢復(fù)，一般選擇切出風(fēng)電機(jī)組。但由于風(fēng)電有功出力較多，故障發(fā)生時(shí)切出風(fēng)機(jī)將使系統(tǒng)損失大量有功出力，導(dǎo)致頻率下降，甚至出現(xiàn)甩負(fù)荷的嚴(yán)重事故。當(dāng)電網(wǎng)電壓出現(xiàn)大幅跌落時(shí)，雙饋電機(jī)（DFIG）撬棒保護(hù)電路中電阻的取值范圍和投切時(shí)機(jī)的整定， 以及其他影響撬棒電路保護(hù)效果的因素，為撬棒電路在 LVRT技術(shù)中更好的應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ) 。

綜上所述，DFIG撬棒電路的投入增加了風(fēng)電機(jī)組的正負(fù)序阻抗，尤其是正序阻抗，從而使風(fēng)電場(chǎng)的弱饋程度加強(qiáng)，將對(duì)保護(hù)造成更嚴(yán)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(guò)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(shí)控制輸出電壓。直接變頻電路應(yīng)用于變頻調(diào)速裝置、感應(yīng)加熱裝置、不停電電源等場(chǎng)合。與間接變頻電路相比，直接變頻電路僅進(jìn)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(guān)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(fù)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(fù)極組整流器交替地工作，即可輸出一個(gè)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(guān)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(jiǎn)單，可用于頻率精度要求不高的場(chǎng)合。②連續(xù)式周波變流器 它可連續(xù)改變正極組和負(fù)極組的觸發(fā)滯后角，通過(guò)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?jǐn)?shù)次諧波。當(dāng)輸出頻率和輸入頻率之比大于三分之一時(shí)，這種分?jǐn)?shù)次諧波會(huì)對(duì)負(fù)載產(chǎn)生惡劣的影響（見(jiàn)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(jiàn)相控整流電路），而在負(fù)載電流過(guò)零時(shí)進(jìn)行從正極組工作到負(fù)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(wú)環(huán)流式。有環(huán)流式控制較簡(jiǎn)單，但需要在兩組整流電路之間增設(shè)限流電抗器限制環(huán)流。無(wú)環(huán)流式控制是按照檢測(cè)出的負(fù)載電流的正負(fù)有選擇地使正極組或負(fù)極組中的一組整流器工作，不產(chǎn)生環(huán)流。這種方式因無(wú)須設(shè)置限流電抗器，功率因數(shù)和效率都有所提高。但存在負(fù)載電流在過(guò)零點(diǎn)不連續(xù)的缺點(diǎn)。 直接降頻電路主要應(yīng)用于交流電動(dòng)機(jī)低速傳動(dòng)。它的優(yōu)點(diǎn)無(wú)須換相電路；可以由負(fù)載向交流電源回饋電能；變流效率較高。缺點(diǎn)是晶閘管用量多，控制電路較復(fù)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(guò)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)橹绷麟姡儆媚孀兤鲗⒅绷麟娹D(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(wú)控制電壓的能力的場(chǎng)合。

相控整流電路

在逆變器能夠控制輸出電壓的場(chǎng)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(fù)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(guān)斷條件好，它構(gòu)成的變頻器容量可以做得較大。主要應(yīng)用于線繞式異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速，高壓直流輸電，大電網(wǎng)的聯(lián)接。

負(fù)載換流逆變電路

電路中的晶閘管利用負(fù)載電壓換流。主要用于同步電動(dòng)機(jī)調(diào)速和感應(yīng)加熱裝置中。用于同步電動(dòng)機(jī)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(kāi)關(guān)元件，成本較低。在啟動(dòng)時(shí)，同步電動(dòng)機(jī)反電動(dòng)勢(shì)為零，晶閘管不能利用負(fù)載電壓換流，常采用電源換流或輔助強(qiáng)迫換流。用于感應(yīng)加熱的變頻電路的輸出頻率較高，一般在幾百赫到幾萬(wàn)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(shí)間分割式逆變電路。并聯(lián)逆變電路負(fù)載適應(yīng)性強(qiáng)，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(dòng)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(shí)間分割式逆變電路適用于輸出頻率較高的應(yīng)用場(chǎng)合。

自換流逆變電路

主要用于異步電動(dòng)機(jī)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(mén)的輔助換流電路換流，電路較復(fù)雜。為了簡(jiǎn)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(guān)斷元件。在簡(jiǎn)單的控制下，自換流逆變電路本身不能控制輸出電壓，當(dāng)采用脈沖寬度控制時(shí)，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(wàn)赫,變壓器的體積小，重量輕且無(wú)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(chǎng)合。2100433B