HL-3聚变用大容量Crowbar

[目的]面向HL-3聚变大科学装置极端故障能量快速转移,配置短路保护用大容量旁路开关需求。[方法]基于HL-3磁体电源参数,结合电力电子变流技术及可控硅触发应用基础,针对快速冲击应用中多并联可控硅一致性导通及稳定均流的严苛工况,融合电力电子变流工程实践经验,经并联分支导电线路等长型式改良;并联元件参数一致性筛选,并联臂内元件位置与参数差异化选配;通过在可控硅侧附加串联电阻物理强迫均流,并对附加电阻热稳定性核算,并联桥臂电动力冲击验算;可控硅元件高频脉冲列强触发等手段和方法。[结果]推导设计了一种稳定的可控硅220 kA级大容量聚变用crowbar旁路保护电子开关系统,经试验模拟实测验证及实载160 kA冲击考验,实现了HL-3保护用大容量旁路开关的匹配要求。[结论]在做好热动、稳定性验算的基础上,采用线路改良,附加物理强迫均流,元件参数筛选及装配,触发模式调整等综合手段,实现大容量crowbar在聚变中的配套应用是完全可行的。

基于Crowbar与Buck电路对双馈风力发电机LVRT的研究

在双馈风力发电系统中,当电网电压跌落较严重时,传统的改变励磁的控制策略或仅在转子侧引入撬棒(Crowbar)保护电路,已不能满足电压跌落时低压穿越(LVRT)的要求,论文在直流侧引入了卸荷(Buck)保护电路协同转子侧主动式Crowbar保护电路工作,更有助于跌落电压的恢复,大大提高了并网电压低压穿越的能力。首先对双馈风力发电机(DFIG)建立数学模型并进行暂态特性分析,推导相关故障电压电流表达式,然后对Crowbar保护电路和Buck保护电路阻值进行整定。通过仿真分析验证了组合保护电路的可行性与优越性。

“Crowbar Effect”技术促进球囊跨过高阻力冠状动脉慢性完全性闭塞病变的有效性和安全性研究

背景经皮冠状动脉介入治疗(PCI)开通冠状动脉慢性完全性闭塞(CTO)失败的原因之一是球囊不能跨过CTO病变。目的评估“Crowbar Effect”技术促进球囊穿过冠状动脉高阻力CTO病变的有效性和安全性,为开通CTO提供一种可选择的新技术和提高CTO开通的成功率。方法选择2010年1月—2019年1月在首都医科大学附属北京安贞医院和北华大学附属医院应用前向技术治疗冠状动脉CTO病变患者648例,其中导丝通过了病变,而球囊不能跨过的高阻力CTO病变84例(12.96%),对其应用“Crowbar Effect”技术促使小球囊通过CTO病变,完成PCI。观察PCI成功率和主要不良心血管事件(MACE)。结果84例CTO病变的J-score评分为(1.63±0.90)分。在第1条导丝成功穿过CTO病变后,由于使用了“Crowbar Effect”技术,小球囊穿透CTO病变的成功率为91.67%(77/84)。仍有7例(8.33%)失败,其中2例因360°严重钙化病变和5例冠状动脉穿孔而失败。84例患者未发生围术期心源性死亡和非致死性心肌梗死。结论“Crowbar Effect”技术是一种有效且安全的技术,可使小型球囊穿过普通球囊不可穿透的CTO病变。应用这种简单的技术开通CTO有很高的成功率和应用价值。

基于DBR的交直流复用Crowbar低电压穿越

在深入分析双馈风力机组数学模型的基础上,通过对现有低电压穿越方案的控制策略和效果的研究,提出了基于动态刹车电阻(DBR)的交直流复用Crowbar低电压穿越方案。所述方案有2种工作方式:当电网电压轻度跌落时,运行于直流Crowbar工作方式;当电网电压深度跌落时,运行于交直流复用Crowbar方式。针对2MW双馈风力发电机组进行了试验,对设计方案进行了验证。研究表明,所述方案对电网电压轻度跌落持续可控;对电网电压深度跌落,利用并联整流桥取代机侧变频器输送转子故障能量至直流母线,规避了跌落瞬间机侧变频器容量不足的缺点,至机侧变频器重启并联整流桥退出,恢复背靠背变频连接。对不同程度电网电压跌落,所述方案均能实现低电压穿越,故障期间无功支撑满足电网导则要求。

基于Crowbar保护的双馈感应发电机组的低电压穿越研究

分析了双馈感应发电机组在电网电压跌落时Crowbar阻值变化对电网的影响。根据双馈感应发电机(Doubly-FedInduction Generator,DFIG)的数学模型,推导出在发电机机端发生对称故障时,定子、转子电流的表达式,通过故障期间的最大转子电流,给出Crowbar阻值估算值。在EPSCAD/EMTDC软件中仿真分析不同的Crowbar阻值对系统的影响,验证公式推导的正确性,并通过仿真试验确定合理的Crowbar切除出时间。

双馈风电机组中Crowbar保护综述

电网要求风电机组具有一定的低电压穿越能力(LVRT),特别是双馈式风机(DFIG)在电网的广泛应用,研究DFIG的LVRT尤为重要。主要讲述了采用Crowbar保护电路提高DFIG的LVRT,包括转子侧Crowbar保护和直流侧Crowbar保护,并对Crowbar保护电阻大小的合理选择做了简要分析,以及对Crowbar电路投切时间的选择做了详细说明,在此基础上选择Crowbar保护可以大大提高风机的LVRT功能。

考虑Crowbar阻值和退出时间的双馈风电机组低电压穿越

在电网发生严重故障情况下,双馈风电机组多采用Crowbar保护电路以实现低电压穿越(LVRT),而Crowbar阻值和退出时间对LVRT效果有很大影响。文中从磁链角度推导给出了双馈感应发电机(DFIG)在并网运行情况下发生机端三相短路故障后的转子短路电流表达式及最大短路电流估算式,并给出了Crowbar阻值的整定方法。为了验证推导所得转子电流表达式的正确性,并分析Crowbar阻值与最大短路电流及其出现时间之间的关系和Crowbar阻值及退出时间对DFIG的LVRT效果的影响,针对1.5MWDFIG进行了一系列仿真分析,结果表明:推导所得转子短路电流表达式及最大短路电流估算式比较准确;随着Crowbar阻值的增大,最大转子电流逐渐减小,其出现时间在半同步周期内逐渐提前,但转子侧最大电压逐渐升高;在保证网侧变流器不过压的情况下,若Crowbar阻值在合理范围内偏大且Crowbar在故障切除前退出运行,则DFIG的LVRT效果更好。

考虑Crowbar电阻的双馈电机短路电流计算

Crowbar保护是目前大多数双馈风力发电机(doubly fed induction generator,DFIG)的主要保护装置。Crowbar电阻的存在对双馈风力发电机的整个暂态过程产生重要影响。故双馈风力发电机三相短路电流的计算应该纳入Crowbar电阻元件。该文针对含Crowbar电阻的双馈风力发电系统新建其暂态等值电路,分析定子侧等效阻抗对暂态过程的影响,推导定子侧暂态等效阻抗表达式,并在此基础上推导出双馈风力发电机三相短路电流最大值和周期分量有效值的表达式。该文还给出了不同Crowbar电阻值对三相短路电流计算的影响。最后运用PSCAD/EMTDC软件对该文提出的三相短路电流最大值和周期分量有效值计算公式进行了验证。研究表明,该文推导提出的双馈风力发电机三相短路电流周期分量有效值和最大值计算公式准确、方便,对风电场的电气安全设计具有重要意义。

Crowbar阻值对双馈感应发电机低电压穿越特性的影响

研究了Crowbar阻值选取对双馈感应发电机低电压穿越的影响。从功率耗损的角度对Crowbar阻值与定、转子暂态直流磁链的衰减关系进行推导分析;讨论了Crowbar阻值对低电压穿越下双馈感应发电机电磁转矩的影响;提出了通过在Crowbar回路中串联附加电感的方法抑制电压跌落瞬间电磁转矩的振荡。研究表明,过大或过小的Crowbar阻值都将削弱双馈感应发电机低电压穿越能力,Crowbar阻值的选取存在最优值,附加串联电感在一定程度上可以抑制电磁转矩暂态振荡。

适合于变速恒频双馈感应发电机的Crowbar对比分析

电网运行新规则要求变速恒频双馈感应发电机在电网电压跌落的情况下仍与电网相连接,为做到这一点需要安装低压旁路系统。综合分析了低压带来的负面影响以及低压旁路的具体实现方法;对比了多种Crowbar电路各自的优缺点;最后介绍了变速恒频双馈发电机相关保护控制策略和新型旁路系统。

基于Crowbar的双馈风机LVRT特性研究

文章从变流器、风电机组安全和风力发电系统快速平稳恢复稳定角度出发,讨论了Crowbar电阻和Crowbar电路投入运行持续时间选取原则,搭建了双馈风电机组低电压穿越仿真模型,模拟了电网电压跌落故障情况下,不同Crowbar阻值对低电压穿越功能的影响,从电网故障期间是否考虑双馈风电机组无功功率补偿能力方面,研究了Crowbar电路投入运行持续时间对低电压穿越功能的影响。仿真结果表明,合理的Crowbar电阻取值和投入运行持续时间可以提高双馈风电机组的低电压穿越能力,有利于风力发电系统快速平稳地恢复稳定。

考虑Crowbar电阻的双馈电机短路电流实用计算

含Crowbar保护的双馈风力发电机在模型上不同于普通异步发电机。首先,双馈风力发电机在转子侧连接着变流器;其次对转子侧变流器采用Crowbar保护。因此,在短路电流计算方法上,两者也必然有相应的差异。目前,在双馈风力发电机短路电流计算方面,我国采用的国家标准为GB/T15544.1《三相交流系统短路电流计算》。该标准中,没有考虑广泛采用的Crowbar电阻元件对短路电流的影响。为此,在研究建立含Crowbar保护的双馈风力发电机新模型的基础上,推导双馈风力发电机短路电流实用计算公式。文中还用PSCAD/EMTDC软件的精确模型仿真结果对提出的含Crowbar电阻的双馈风力发电机三相短路电流实用计算公式进行了验证,并比较了国家标准计算方法。研究表明:推导提出的含Crowbar保护的双馈风力发电机三相短路电流实用计算公式准确、方便,对风电场的电气安全设计具有重要意义。

直驱式VSCF风电系统直流侧Crowbar电路的仿真分析

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。

定子Crowbar电路模式切换的双馈风力发电机组低电压穿越控制策略

针对转子Crowbar电路的双馈风力发电机组低电压穿越需要闭锁变流器控制脉冲、直流母线电压波动无法较好地抑制,提出了一种定子Crowbar电路模式切换的双馈风电机组低电压穿越控制方案。电网发生故障时,定子Crowbar电路接入系统,双馈风电机组切换至感应发电机组模式下,转子侧变流器采用转子功率外环控制,网侧变流器采用功率协调控制方案,将机侧功率当作前馈量引入到网侧变流器控制策略中并向电网注入无功功率。仿真分析表明,所提控制方案在确保实现双馈风电机组低电压穿越的同时,能够有效地降低转子暂态电流、稳定直流母线电压,并向电网提供无功功率。

电网对称故障下基于active crowbar双馈发电机控制

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。

计及Crowbar保护的双馈风电场等值建模研究

研究双馈风力机(DFIG)短路后转子电流增长与机组端电压跌落幅值之间的关系,提出一种能够表征Crowbar保护动作情况的电压跌落判据;在此基础上,考虑到单机无穷大并网结构和风电场拓扑结构的不同,对所提动作判据进行修正并依此判定Crowbar动作情况;继而,以Crowbar保护动作情况为机群分类原则,建立风电场等值模型;使用DIg SILENT Power Factory搭建实际风电场并进行计算分析,与传统等值模型和详细模型对比,验证所提方法的有效性。

应对电网电压骤降的双馈感应风力发电机Crowbar控制策略

双馈感应发电机(doubly fed induction generator,DFIG)具有有功、无功功率独立调节的能力及励磁变频器所需容量小等优点,在风力发电系统中得到了广泛应用,但由于励磁变频器的容量较小,使其在电网故障下的控制能力受到限制。为保护励磁变频器,需要采用Crowbar装置在电压骤降时为转子浪涌电流提供通路,并限制转子电流增大。文章提出了一种Crowbar控制策略,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,并可向电网注入无功电流以帮助电网电压的恢复。仿真结果验证了这种控制方式能使DFIG在大幅电压骤降故障下实现不间断运行,有效提高了DFIG风电机组运行的可靠性。

基于Crowbar保护控制的交流励磁风电系统运行分析

随着越来越多的交流励磁风力发电机接入电网运行,新的电网运行规则要求发电机在电网电压跌落时仍能保持不间断运行。为保护转子励磁电源和发电机,常采用Crowbar保护电路来限制电压跌落时转子回路的最大电流。文中通过仿真详细研究了电网故障时交流励磁风电系统的运行行为,就电压跌落程度及旁路电阻取值对Crowbar保护控制的影响以及采用Crowbar电路的系统运行特点进行了讨论分析。仿真结果验证了Crowbar电路的有效性,该方法可实现故障时交流励磁风力发电机不间断运行。

提高DFIG低电压穿越性能的转子Crowbar自适应切除控制方法

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。

应用STATCOM与Crowbar提高风电场低电压穿越能力

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。