风电变流器Crowbar电阻解决方案

风力发电系统图： Crowbar电阻器-低电压穿越技术
低电压穿越：电网电压瞬间跌落时，机组仍能并网运行。 Crowbar电阻能在瞬间把巨大的能量耗散掉。
风力发电低电压运行能力线： CROWBAR电阻能量冲击波形图
500KJ 2.5Ω 冲击时间0.984S
电阻材料SUS 304, 温漂1400ppm/℃,电流峰值7KA,衰减到4.5KA 风力发电系统中电网低电压故障频度，CROWBAR电阻的工作频度：
以1.5MW风力发电机为例，环境温度＜60℃
200J 1次/秒
220KJ 1次/30分钟 350000次 (20年寿命)
640KJ 1次/星期 1000次 (20年寿命)
1360KJ 1次/月 250次 (20年寿命)
Crowbar电阻-栅格结构，自然风冷： M = Q/(C*Δt)
M：电阻材料的质量。单位：kg
Q：电阻材料吸收的能量。单位：kJ
C：电阻材料的比热容。单位：kJ/kg.K
Δt:电阻材料的温升。单位：K
以1.5MW风力发电机为例：
电阻材料：SUS304。
Qmax=1360KJ  C=0.5kJ/kg·K  Δt=450K
M=1360/(0.5×450)=6.04Kg
电阻材料重量：约6.04Kg
辅助材料重量：约20Kg
体积：500×450×150 （mm）
Crowbar电阻-夹层结构，自然风冷: M：电阻材料的质量。单位：kg
Q：电阻材料吸收的能量。单位：kJ
C：电阻材料的比热容。单位：kJ/kg.K
Δt:电阻材料的温升。单位：K
以1.5MW风力发电机为例：
电阻材料：SUS304。
夹层材料：白云母板.耐温500℃
设计电阻吸收全部能量，最高温升450K.由于瞬间云母绝
缘材料会吸收部分能量，实际电阻温升＜ 400K
Qmax=1360KJ  C=0.5KJ/Kg·K  Δt=400K
M=1360/(0.5×400)=6.8Kg
电阻材料重量：约6.8Kg
辅助材料重量：约22Kg
体积：490×320×200 （mm）
Crowbar电阻-管式结构，自然风冷： M = Q/(C*Δt)
M：电阻材料的质量。单位：kg
Q：电阻材料吸收的能量。单位：kJ
C：电阻材料的比热容。单位：kJ/kg.K
Δt:电阻材料的温升。单位：K
以1.5MW风力发电机为例：
电阻材料：SUS304。
Qmax=1360KJ  C=0.5KJ/Kg·K  Δt=450K
M=1360/(0.5×400)=6.8Kg
电阻材料重量：约6.8Kg
辅助材料重量：约12Kg
体积：600×350×400 （mm）
Crowbar电阻-水冷结构，（电阻片完全侵入水中）： M：夹层材料的质量。单位：kg
Q：夹层材料吸收的能量。单位：kJ
C：电阻材料的比热容。单位：kJ/kg.K
Δt:电阻材料的温升。单位：K
以1.5MW风力发电机为例：
电阻材料：SUS304。
由于水为吸热材料，热量瞬间传递到水。故比热容以水为准
Qmax=1360KJ=1360kJ  C=4.183kJ/kg•K  Δt=50K
M=1360/(4.183×50)=6.502Kg
电阻材料重量：小于2Kg
辅助材料重量：约40Kg
体积：300×2000×120 （mm）
结构性能比较： C、工况比较： Crowbar电阻类型选型：