金风1.5MW风机switch变流器系统讲解

1.3 3#柜外观结构及 内部元器件介绍 风扇3M1和3M2 网侧1U1功率单元控制面板
散热器
电机侧2U1功率单元控制面板 网侧1U1功率单元控制器 断路器2F1—2F3 电机侧3U1功率单元控制面板
断路器1F11—1F17
温度调节开关3S3 湿度调节开关3S2 变流器水冷温度传感器3B11 柜内温度传感器3B10 维护插座 变流器维护开关3S4
3S4
3B11 变流水冷管 温度传感器
1.4 2U1和3U1外观结 构及内部元器件介绍 2U1电机侧接线铜排 电机侧2U1功率单元控制器 功率单元控制线 电机侧保护熔断器组2F1 变流器直流母线排 电机侧保护熔断器组2F2 3U1电机侧接线铜排
电机侧3U1功率单元 电机侧2U1功率单元
3U1电机侧接线铜排
过压保护单元4U1控制器
过压保护4U1功率单元
电控系统供电总开关1F8
网侧断路器1Q1
网侧保护熔断器组1F1 电网接入铜排
变流 1#柜(SWITCH)
网侧断路器1Q1机械锁定钥匙的钥匙把的位置在处于水 平方向时断路器处于机械锁定状态，在需要进行机械锁 定时最好在将钥匙拨到水平位置后将钥匙拔离以确保安 全。钥匙位于与地面垂直的位置时表明断路器处于正常 工作状态，此位置无法移除钥匙。红色框图中所示钥匙 的位置即为正常状态，未被锁定。 能耗单元，如果直流母线的电压有升高的时候，他就工 作，把母线上多余的电量用制动电阻消耗掉，以对制动 电阻直流母线的保护（电压>1120V工作） 1F8 开关熔断器 400V 63A AC-23A 690V 63A AC-23B 相变经过快熔，690V到主控
课 程 大 纲
• 一、Switch变流器的介绍
• • • •
•
1.1 1.2 1.3 1.4
4U1外观结构及内部元器件介绍（1#柜） 1U1外观结构及内部元器件介绍（2#柜） 3#柜外观结构及内部元器件介绍 2U1和3U1外观结构及内部元器件介绍（4#和5#柜）
二、强制预充电及主空开、发电机侧空开闭合测试
1F10
STOP STRTA
1F11 1F12 1F13 1F14 1F15 1F16
OFF
230V AC和230V UPS到1Q1、2Q1,电源 供电开关，在SERVICE时断电
1F17
2X11.1
插接端子 250V AC
1R1
SERVICE NORMAL
维护插座
手动旋转开关 20A，230V AC
变流器主水冷管路
3M1、3M2-均热风扇，230V，50Hz，0.6A，135W 1F10-接3K11控制预充电回路 1F11-230V回路控制，给3M1、3M2 均热风扇供电 1F12-230V回路控制，控制1R1插座 1F13-控制1Q1主控开的储能电机 1F14-控制1#柜电机侧空开的储能电机 1F15-控制2#柜电机侧空开的储能电机 1F16-24VUPS供电电源 1F17-空开合、分闸线圈供电电源 2F1-3K4、3K5、3K10，24V供电电源 2F2-控制盒内板子24V供电电源 2F3-主控开内24V供电电源
2.2
变流器强制预充电测试
表1 变流器强制预充电测试
序号 1 操作步骤 操作说明
网侧空开机械锁定状态（钥匙与地面处于水 进入“ Test mode ”，测试密码 平的位置），进入1U1 P2.9.1菜单， 为“31504”
通过NCDRrive或电机侧（2U1、 在P2.9.2将“强制预充电（Force PreCharge）” 3U1 ） 面 板 上 的 P1.9“DC-Link的值设置为“1”来进行强制预充电（此时网 Voltage” 监控驱动器的直流电压。 侧面板上的绿灯“ready”闪烁）。 可以观测到电机侧电压不断上升 到1000V左右。 如果紧接着进行变流器主空开闭 合测试 如 果 一 切 正 常 则 将 P2.9.2 “ 强 制 预 充 电 就不用退出“ Test mode ”。如 （Force PreCharge）”的值设置为0来解除强 要退出“Test mode”，进入1U1 制预充电状态。 P2.9.1 菜单 ，将测试密码改为 “0”即可。
CAUTION
CAUTION CAUTION 4U1
ABB
1F8
4U1 制动单元 Input:U1 640V-1100V DC I1 595A DC Output:U2 3 0～320Hz I2 502A
框架式断路器（1600A）
1F1.1-1F3.2这六个快熔上的六个常闭的辅助触点串联到 1U1-A11-A9端子上
2
3
2.3
变流器主空开闭合测试
表2 变流器主空开闭合测试
序 号
1
操作步骤
操作说明
解除网侧空开机械锁定（钥匙处于与地面 进入“Test mode”，测试密码 垂直的位置），进入1U1 P2.9.1菜单 为“31504” 使 用 2U1 和 3U1 的 Keypad 面 板 将P2.9.2 Force PreCharge的值设置为“1” M1 的 V1.9 监测 DC-link 电压 ， 来进行强制预充电并等待30s 电压值在900V以上时网侧空开 闭合 设置P2.9.3.1 Allow breaker test为“Yes” 设置P2.9.3.2 Force breaker 为“Yes” 强制闭合网侧空开
• 此项测试需在变流柜控制面板处进行按键操作，其中变流柜控制面板keypad操作说明如 图1所示：
图1 变流柜控制面板
Reset:故障复位 Select:选择键 Enter:数值确认；故障历史纪录 Start:启动按钮 Stop:停止按钮
：上翻；数值的增加 ：下翻；数值的减少 ：菜单返回；数值位向左选择；退出编辑模式 • ：菜单进入；数值位向右选择；进入编辑模式
2 3 4 5
设置P2.9.3.2 Force breaker 为“No” 设置P2.9.3.1Allow breaker test 为“No” 设置P2.9.2 Force PreCharge 为“0”
退出“Test mode”进入1U1 将测试密码改为“0”。 P2.9.1菜单，
恢复运行参数
6
2.4
1C1 滤波回路
1C2.1/1C2.2/1C2.3滤波电容 9μF±5% ,Un=700V, -40℃～+85℃
1C2.1
1C1
1C2.2
1C1
1C1电容器 68μF±10% Urms=780V AC,Irms=80A HSF/LR 25/70/56 1C1和1L1组成LC滤波回路
1C2.3
1C1
4U1制动功率模块控制盒
• 变流器由芬兰的The Switch公司研制，网侧、电机侧都采用主
动整流方式。变流器整体结构由5个机柜构成，其中核心部件 为1#，2#、4#、5#机柜内部的功率模块，由芬兰的VACON公司 生产。其中2#柜中的单元（1U1）即为AFE，4、5#柜中的单元 （2U1, 3U1）为INU，1#柜中的功率模块(4U1)是制动单元。
电机侧防雷保护2F11 水冷散热管路
二、预充电及主空开、发电机侧空开闭合测试
•
强制预充电及发电机侧空开、主空开闭合测试条件 机组没有故障、水冷系统正常运行、发电机侧动力电缆无短路现象。
•
注意：在做电强制预充电及主空开、发电机侧空开闭合测试时必须紧闭变流柜门。不 得与柜门有身体接触。
2.1 变流器强制预充电测试步骤
一、Switch变流器的介绍
• 变流器在风机系统中的主要作用是把风能转换成适应于电网的 电能，反馈回电网。发电机发出交流电，此交流电的电压和频 率都很不稳定，随叶轮转速变化而变化，经过电机侧整流单元 （或称INU）整流，变换成直流电，送到直流母排上，再通过 逆变单元（或称AFE）把直流电逆变成能够和电网相匹配的形 式送入电网。
断路器1Q1
熔断器带辅助触点
பைடு நூலகம்
1F1.1 1F2.1 1F3.1 1F1.2 1F2.2 1F3.2 相变到1Q1 690V 1000A,690V AC,aR,IR700-200kA,38kN/50
1.2 1U1外观结构及内 部元器件介绍（2#柜） 接线端排 预充电变压器3T1 预充电整流块3H1 直流电源2G1
变流器发电机侧空开闭合测试步骤
表3 流器发电机侧空开闭合测试步骤
序号 1 操作步骤 进入2U1 P2.7.1菜单 操作说明 进入“ Test mode ”，测试密码 为“31504” 强制闭合Genbreaker1 恢复2U1运行参数 进入“ Test mode ”，测试密码 为“31504”
• 在变流器主拓扑图1中可以分析得到， 整个变流器的主电路有几个部分组成， 电机侧整流单元，网侧逆变单元，直流 预充电单元，直流过压保护单元，电机 侧LC及网侧LC滤波器，网侧主空开。整 个结构大体由上面几个部分组成。
SWITCH变流器外观结构
4u1
1Q1
1u1
1L1
2u1
3u1
1.1 4U1外观结构及内 部元器件介绍（1#柜） 网侧滤波电容组1C1和1C2
• • • • 2.1 2.2 2.3 2.4 变流器强制预充电测试步骤 变流器强制预充电测试 变流器主空开闭合测试 变流器发电机侧空开闭合测试步骤
•
•
• 2.5 变流器风扇强制动作测试步骤 三、网侧控制原理 四、电机侧控制原理
通过本课程，您将有以下收获
• • •
了解Switch变流器的工作原理 了解变流器的结构及内部元器件 掌握使用变流器进行预充电及空开闭合的测试
3M1
3M2
2F1 2F2 2F3
CAUTION
微型断路器 分段能力6000A、 230V/40V; AC 单机
3F1 3F2 3F3 3F4 3F5
3F1-3F5保险管 （玻璃）250V 二极管端子， 24V供电回路
二极管端子， 防止24V回流， 反向截止
3D1 3D2 3D3 3D4
电动机断路器2.5-4A
变流器主拓扑结构图
变流系统工作原理及工作过程
发电机发出的交流电，此交流电的电压和频率都很不稳定，随 叶轮转速变化而变化；经过整流单元整流，变换成直流电，再经 过斩波升压，使电压升高到正负600V，送到直流母排上；再通过 逆变单元，把直流电逆变成能够和电网相匹配的形式送入电网。 说明：
1、在闭合主断路器之前，需要给直流母排进行预充电，因 为直流母排上带有大容量电容器，若不预充电，则在闭合主断路器 时会对系统造成很大的电流冲击。 2、放电电路是在停机后用来给直流母排放电的，其实就是 给连在直流母排上的电容器泄放电荷。 3、当直流母线上的电压过高时，制动单元工作，释放直流 母线上过多的能量，维持母线电压。
控制用中间继电器
变流器直流母线排
网侧1U1功率单元
网侧滤波电抗器1L1 水冷散热管路
1K1-由4K1控制，接1U1-A11-B10端子，来控制网侧空开 2K1-由4K1控制，接于3K1与2U1-A11-B10端子来控制发电机侧1#开关柜空开储能电机MT 2K2-接于3K1与2U1-A11-B10端子来控制发电机侧1#开关柜空开欠压脱扣线圈MN 2K11-断路器2Q1跳闸指令（1#断路器故障），将故障信号反馈到2U1-A11-A9端子 2K12-1#开关柜断路器闭合反馈信号（24V）；接2U1-A11-B5端子，2K12得电，2U1得到 反馈发出的24V信号，2K1、2K2就会保持吸合。 3K1-接于2K1与3U1-A11-B10端子来控制发电机侧2#开关柜空开储能电机MT 2K2-接于2K1与3U1-A11-B10端子来控制发电机侧2#开关柜空开分闸线圈MN 3K12-断路器2Q1跳闸指令（2#断路器故障） 3K13-2#开关柜断路器闭合反馈信号（24V）；接 2U1-A11-A9端子，3K13得电，3U1得 到 反馈发出的24V信号，3K1、3K2就会保持吸合。 3K5-温度继电器温度器，当温度小于5°或湿度大于95%，3K5使3K4动作从而控制3M1、3M2动作。 3K9-启动使能继电器。 3K10-由2F1、1U1-A12、3K6串联控制从而控制预充电回路。 3K6-断开时报故障，常态是吸合的，下接1U1-A11-A10(由主控的8K10常闭触 电来控制)急停 4K1-电机侧断路器控制（4K1控制1K1）接4U1-A11-A10 3K14-滤波器状态，缓冲器监测电路（由UPS供230V）接2U1-A11-B6端子 3K4-常开触点介于1F11和3M1（3M2 ）之间，控制散热风扇；继电器由1U1A12常开和3K5常闭并联控制 3K8—急停复位（由主控的8K10常开触点来控制） 由水冷UPS来的230V由1F16控制，经变换给变流柜提供24VDC