金风Freqcon变流器介绍培训课件——吴彦龙

控制回路
13×7 24V DC 24V 2.1
13F7
0V DC
33DOS4 KL1104 Torque max 32K2 24V2.2 24V2.3
31K2 32ST4 KL9210 35ST4 KL9210
32DI8 KL1104 XS12.6
24VDC 回路2
Q1 Q2
1Q7
4 24DI6 KL1104
Freqcon变流器介绍培训课件 变流器介绍培训课件
编 订：吴彦龙
主要内容
• • • • • • • Freqcon变流器概述 变流器概述 Freqcon变流器系统结构 变流器系统结构 Freqcon变流器系统主电路功能 变流器系统主电路功能 Freqcon变流器的逻辑功能和保护 变流器的逻辑功能和保护 Freqocn变流器的安装 变流器的安装 Freqcon变流器调试与维护 变流器调试与维护 Freqcon变流器与 变流器与Switch变流器比较 变流器与 变流器比较
Freqcon变流器系统主电路功能 变流器系统主电路功能
主回路拓扑功能
1 电机侧补偿电容：由于 电机侧补偿电容：由于Freqcon变流器采用被动整流模式，对于发电机而言 变流器采用被动整流模式， 变流器采用被动整流模式 变流器系统可以近似为一个RCD非线性负载。电机侧补偿电容的功能是为了 非线性负载。 变流器系统可以近似为一个 非线性负载 提供对非线性负载无功的补偿，从而使发电机端功率因数近似为1（ 提供对非线性负载无功的补偿，从而使发电机端功率因数近似为 （即发电机 电压与电流同相位），从而提高系统利用率； ），从而提高系统利用率 电压与电流同相位），从而提高系统利用率； 2 被动整流单元：被动整流单元将发电机发出的交流电变化为直流电，同时整 被动整流单元：被动整流单元将发电机发出的交流电变化为直流电， 流单元还包括滤波电容，以抑制整流电压波动； 流单元还包括滤波电容，以抑制整流电压波动； 3 Boost单元：Boost单元的功能是控制整流后 单元： 单元的功能是控制整流后Boost电流，从而控制发电机输 电流， 单元 单元的功能是控制整流后 电流 出功率； 出功率； 4 直流母线电容：保证母线电压的平稳，为Boost电流和并网电流的控制提供 直流母线电容：保证母线电压的平稳， 电流和并网电流的控制提供 基础； 基础； 5 网侧逆变单元：网侧逆变单元控制并网电流，同时控制直流母线电压，使其 网侧逆变单元：网侧逆变单元控制并网电流，同时控制直流母线电压， 保持在稳定的范围内； 保持在稳定的范围内； 6 并网 并网LCL滤波器：并网电流通过 滤波器： 滤波器馈入电网系统， 滤波器 并网电流通过LCL滤波器馈入电网系统，LCL滤波器的作 滤波器馈入电网系统 滤波器的作 用在于滤除并网电流中的高频谐波，满足电网对并网电流THDi的要求 的要求. 用在于滤除并网电流中的高频谐波，满足电网对并网电流 的要求
主空开 电抗器支架部分
变压器支架部分 散热下风机
Freqcon变流器系统结构 变流器系统结构
发电机开关柜
Freqcon变流器系统结构 变流器系统结构
从整个变流器的硬件结构上划分 • 主回路部分 • 配ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ回路 • 控制回路
主电路结构
主电路拓扑结构
主电路结构
• 发电机（6相）——发电机开关柜 发电机（ 相 发电机开关柜——补偿电容组 补偿电容组——二极管整 发电机开关柜 补偿电容组 二极管整 流电路——斩波升压电路（boost）——直流母线 斩波升压电路（ 直流母线——逆变器电 流电路 斩波升压电路 ） 直流母线 逆变器电 滤波电路——箱变 箱变——电网 路——LCL滤波电路 滤波电路 箱变 电网 • 主要分成 个部分:整流电路、斩波升压电路、逆变电路 主要分成3个部分 整流电路 斩波升压电路、 个部分 整流电路、 • 制动（chopper）电路 制动（ ）
Freqocn变流器的安装 变流器的安装
Freqocn变流器的安装 变流器的安装
Freqocn变流器的安装 变流器的安装
Freqcon变流器调试与维护 变流器调试与维护
• Freqcon变流器目前都在北京天诚同创电气设备公司生产，对于 变流器目前都在北京天诚同创电气设备公司生产， 变流器目前都在北京天诚同创电气设备公司生产 每一台变流器，要对所有的 模块进行电气和老化实验； 每一台变流器，要对所有的IGBT模块进行电气和老化实验； 模块进行电气和老化实验 • 每一台机组要做全面的出厂实验，包括外观、密封性、绝缘测试， 每一台机组要做全面的出厂实验，包括外观、密封性、绝缘测试， 上电后的二次回路功能检查， 上电后的二次回路功能检查，主电路的通电和功率实验来保证机 组的可靠性 • 风场新装机变流器的调试，请参考Freqcon变流器现场调试手册》 风场新装机变流器的调试，请参考 变流器现场调试手册》 变流器现场调试手册
预充电回路和配电回路
主断路器 1Q2
3Q8.1 3Q8.2 1Q7
逆 变 器
400 VAC 其他 连接
3R8 三相电 压测量
滤波 电容
400V AC
16A2/6 1号 柜冷 M 却和 加热 N 电 容 2*M 风 扇 M 助 力 器
620VAC
1Q3
2T4
送主控
N
1T2 2Q1/2
三相电 流测量 620VAC
变流控制器接口介绍
变流控制器安装位置
IGBT功率模块 功率模块
IGBT模块结构图 模块结构图
IGBT功率模块 功率模块
• IGBT模块也是金风自主设计生产的功率模块 模块也是金风自主设计生产的功率模块 包括IGBT——Semikron公司的 公司的Skiip功率单元；直流支撑电容（铝电解）； 功率单元； 包括 公司的 功率单元 直流支撑电容（铝电解）； Snubber滤波电容；保护熔断器，并加装了过压保护板； 滤波电容； 滤波电容 保护熔断器，并加装了过压保护板； 叠层母排设计节省空间，散热器后置，直流排前部连接，交流排侧面连接 叠层母排设计节省空间，散热器后置， 直流排前部连接，
Freqcon变流器概述 变流器概述
Freqcon变流系统的原型是金风公司于2005年从德国Vensys公司引 进的1.2MW风力机组中的电控系统，2006年金风在新疆达坂城风电场安 装了3台1.5MW的这种设计的机组，这可以说是金风最早的1.5MW风机 电控原型。 因为该系统是设计公司Vensys在一家名为Freqcon GmbH 的电控公 司开发生产的，而当时的图纸和机组都采用了Freqcon这个名字，所以 2008年国产化项目组在原有设计的基础上，进行了重新设计、选型改造 等技术工作，有了今年批量生产的机组，而名称也就沿用了下来。
控制回路
• 控制回路主要是使用 控制回路主要是使用24VDC供电的设备，它们通过PLC、变流器 供电的设备，它们通过 供电的设备 、 控制器等共同实现变流器逻辑、功能、保护等功能。 控制器等共同实现变流器逻辑、功能、保护等功能。 主要包括： 主要包括： • PLC （倍福）系统 倍福）系统——主CPU和各个功能模块； 和各个功能模块； 主 和各个功能模块 • 变流器控制器（变流板）、高压I/O板； 变流器控制器（变流板）、高压 板 ）、高压 • 通信、面板机； 通信、面板机； • IGBT模块控制电路； 模块控制电路； 模块控制电路 • 与逻辑、保护功能相关的各种继电器、接触器； 与逻辑、保护功能相关的各种继电器、接触器； • 面板控制按钮、开关、指示灯。 面板控制按钮、开关、指示灯。
•
二极管功率模块
• 二极管功率模块的设计 • 与IGBT模块类似，如图 模块类似， 模块类似
Freqcon变流器系统主电路功能 变流器系统主电路功能
主回路拓扑
0.3mH 0.3mH + 0.3mH
Gen
6800uF
-
+
0.3mH 0.3mH 0.3mH Grid 620V, 50Hz
Transformer: 6% short-circuit impedance 65uH 3×500uF -
变流器控制器（变流板） 变流器控制器（变流板）
• • 和高压I/O板 主电路电压、电流采样，驱动预充电、主空开动作）接口——通过 和高压 板（主电路电压、电流采样，驱动预充电、主空开动作）接口 通过 1根25pin Dsub电缆连接 根 电缆连接 和PLC的接口信号如下 的接口信号如下
变流控制器接口介绍
电容熔断 器反馈
24V 2.4
50A7 以太网口供电 0V 2.3 0V 2.2 31K7 0V 2.1 XS12.9
31K7
33DIS4 KL1104
发电机接 触器吸合
变流器控制器（变流板） 变流器控制器（变流板）
变流器控制器（变流板） 变流器控制器（变流板）
• 变流板内部是模拟电路板，它能够配合PLC的主控程序命令，实 变流板内部是模拟电路板，它能够配合 的主控程序命令， 的主控程序命令 现变流器的控制功能， 变流器的一个重要部分。 现变流器的控制功能，是Freqcon变流器的一个重要部分。 变流器的一个重要部分 • 变流板能够控制变流器的启动、停止；通过控制10只IGBT模块 变流板能够控制变流器的启动、停止；通过控制 只 模块 调制工作，完成从发电机到电网的能量转换； 调制工作，完成从发电机到电网的能量转换；通过监测主电路的 电压、电流等信号，对变流器运行起到保护； 电压、电流等信号，对变流器运行起到保护；并利用采集到的信 号完成频率、并网功率等数据的计算。 号完成频率、并网功率等数据的计算。 变流板的接口： 变流板的接口： • 驱动 只IGBT模块 驱动10只 模块——通过 条15pin的Dsub电缆连接； 通过10条 电缆连接； 模块 通过 的 电缆连接 • 和PLC模块的模拟量、开关量接口 模块的模拟量、 通过两条37pin的Dsub电 模块的模拟量 开关量接口——通过两条 通过两条 的 电 缆连接； 缆连接；
Freqcon变流器概述 变流器概述
• Freqcon变流器是以 变流器是以——被动整流＋斩波升压＋PWM逆变器为拓 被动整流＋斩波升压＋ 逆变器为拓 变流器是以 被动整流 扑的全功率变流器 基本参数： 基本参数： • 额定功率 额定功率——1500kW • 适合接入电网 适合接入电网——50/60 Hz 620VAC(+/-10%) • 标准功率因数 标准功率因数——1.0，无功功率范围 ，无功功率范围-0.95~0.95 • 运行温度(外界环境 运行温度 外界环境)—— -30~50 外界环境 • 风冷散热方式 • PLC控制 控制 • ProfibusDP/光纤通信 光纤通信
Freqcon变流器系统结构 变流器系统结构
从外观结构上划分 • 主控和变流柜部分 • 散热风机部分 • 电抗器支架部分 • 变压器支架部分 • 发电机开关柜
Freqcon变流器系统结构 变流器系统结构
IGBT模块柜散热风机
配电柜和主控柜
IGBT模块柜
补偿电容柜
Freqcon变流器系统结构 变流器系统结构
24VDC
备用
塔 架 照 明
1号柜 体加热 照明 插座
UPS 插座
12A2、 12A6
柜体 散热 M
12A0
M 塔架 冷却
PE
预充电回路和配电回路
• 预充电回路是在变流器运行前，直流母线没有电压时，通过专门 预充电回路是在变流器运行前，直流母线没有电压时， 的电阻为母线充电的电路。它绕开了主空开， 的电阻为母线充电的电路。它绕开了主空开，在主空开吸合前先 将母线充电，以保护母线上电容不受电网的电压冲击。 将母线充电，以保护母线上电容不受电网的电压冲击。 • 620VAC经过供电变压器转换为两路 经过供电变压器转换为两路400VAC，一路为变流器主 经过供电变压器转换为两路 ， 柜设备供电，另一路为机舱供电。 柜设备供电，另一路为机舱供电。 • 400VAC为以下设备供电使用： 为以下设备供电使用： 为以下设备供电使用 • 400VAC/24VDC开关电源；IGBT模块柜和塔底散热风机以及控 开关电源； 开关电源 模块柜和塔底散热风机以及控 制风机的变频器；主柜内的照明、加热、散热、维护插座； 制风机的变频器；主柜内的照明、加热、散热、维护插座；塔架 内的照明、助力器、维护插座； 内的照明、助力器、维护插座； • 主空开的储能供电