FREQCON变流器简介-17页word资料
Freqcon参观讲解辅助文档.
Freqcon参观讲解辅助文档金风77/1500风力发电机组采用水平轴、三叶片、上风向、变桨距调节、直接驱动、永磁同步发电机并网的总体设计方案。
功率控制方式采用变桨矩控制，每一个叶片上有一个变桨轴承，变桨轴承连接叶片和铸铁结构的轮毂。
叶片桨距角可根据风速和功率输出情况自动调节。
发电机采用多极永磁同步电机，采用外转子结构，叶轮直接同发电机转子连接。
变速恒频系统采用AC-DC-AC变流方式，将发电机发出的低频交流电经整流转变为脉动直流电(AC/DC)，经斩波升压输出为稳定的直流电压，再经DC/AC逆变器变为与电网同频率同相的交流电，最后经变压器并入电网，完成向电网输送电能的任务。
机组自动偏航系统能够根据风向标所提供的信号自动确定风力发电机组的方向。
当风向发生偏转时，控制系统根据风向标信号，通过驱动电机和偏航减速器，使机舱自动对准风向。
偏航系统在工作时带有阻尼控制，使机组偏航旋转更加平稳。
液压系统由液压泵站、电磁元件、蓄能器、联结管路线等组成，用于为偏航刹车系统及发电机刹车系统提供动力源。
自动润滑系统由润滑泵、油分配器、润滑小毛毡齿轮、润滑管路线等组成，主要用于偏航轴承滚道及齿面的润滑。
制动系统采用叶片顺桨实现空气制动，降低叶轮转速停机。
机组机舱设计采用了人性化设计方案，工作空间较大，方便运行人员检查维修，同时还设计了电动提升装置，方便工具及备件的提升。
电控系统以可编程控制器为核心，控制电路是由PLC中心控制器及其功能扩展模块组成。
金风77/1500风力发电机组的电气控制系统由低压电气柜、电容柜、控制柜、变流柜、机舱控制柜、三套变桨柜、传感器和连接电缆等组成，电控系统包含正常运行控制、运行状态监测和安全保护三个方面的职能。
低压电气柜：风力发电机组的主配电系统，连接发电机与电网，为风机中的各执行机构提供电源，同时也是各执行机构的强电控制回路。
电容柜:为了提高变流器整流效率，在发电机与整流器之间设计有电容补偿回路，提高发电机的功率因数。
风机变流系统
I dref
Q U
s
式中Idref为无功电流，Q为无功给定，Us 为电网电压。
根据电网电压也可以产生无功输出给定， 但在目前的系统中并没有实现这一功能。 有功功率是由发电机提供的，发电机发 出的有功功率通过发电机侧功率模块转化 为直流有功输送到直流母线上。 而网侧功率模块则将直流母线上的有功 转换为交流有功输送到电网上。
图中可以看到，网侧功率模块为1U1，而发 电机侧有两个功率模块：2U1 和3U1。这是 和发电机两套绕组相的结构相对应的。 图中 的4U1 为用于制动的功率模块。以前的变流 系统采用两个功率模块的原因是单个模块的 电流容量有限，在最新的系统中，这两个模 块已经被一个大容量模块所代替。
这里，网侧变流器的作用是将发电机发出的 能量转换为电网能够接受的形式并传送到电网上。 而发电机侧功率模块则是将发电机发出的电 能转换为直流有功传送到直流母线上。 制动功率模块则是在当某种原因使得直流母 线上的能量无法正常向电网传递时将多余的能量 在电阻上通过发热消耗掉，以避免直流母线电压 过高造成器件的损坏。
转矩电流的参考给定有两个来源： （1）由转速参考给定与检测得到的转 子速度进行比较，然后经过PI调节器 得到转矩电流给定。 （2）根据转矩给定直接得到转矩电流 给定。
励磁电流的参考给定则比较复杂。首 先根据直流母线电压推算出对应的定子最 大端电压，将这个电压和前馈电压值比较， 将其中较小者作为机端电压最大值。再将 这个结果和电压给定进行比较，再经过磁 场控制器得到励磁电流给定。 注意，这里虽然用PI调节器的符号表示 磁场控制器，但实际上与一般的PI调节器是 有一定区别的。
2.1 控制和通讯信号 （a）主控到变流的DP信号 （b）变流到主控的DP信号 （c）硬件控制线的控制信号
风机简答题
1、简述风力发电机组的安全保护系统.答案:安全保护系统分为三层结构:计算机系统,独立于计算机的安全链,器件本身的保护措施.机组采用两套相互独立的保护机构:一套是有PLC软件控制的保护系统,有PLC对安全链节点进行监控,任何一个节点发生故障,主控系统都会向变桨系统发出急停请求.另一套是独立于计算机的安全链,将可能对机组产生致命伤害的节点串联在一个回路,其中任何一个节点发生故障也会引发系统停机;这两套保护构成机组的双重保护,1.5兆瓦机组的安全保护措施是使系统执行急停的动作.即让变桨系统以7°每秒的速度顺桨到90°位置.题型:问答题4、简述发电机得到4 种转速的渠道1）、安装在风力机组轮毂中的2 个转速传感器（接近开关），控制器通过专用的发电机过速模块（Overspeed 模块）把传感器发出的脉冲信号分别转换成2 个转速值。
2）、安装在发电机接线柜内的2 个发电机频率模块（Gpluse 模块），控制器通过专用发电机转速模块（Gspeed 模块）把2 个频率模块的脉冲信号相加转化成1 个转速值。
3）、变流系统内部有一套计算发电机转速的系统，可以根据发电机发电时电流旋转磁场的频率计算出发电机的转速，并送给主控制器5、请简述属于Vensys 变桨柜内部温度故障的有:1）变桨变频器温度高65 度，复位45 度。
2）变桨控柜温度高55 度，复位50 度。
3）超级电容温度高60 度，复位50 度。
4）充电器温度高85 度，复位75 度。
5）变桨电气温度故障大于150 度或小于-30 度，复位温度100 度。
6.请说明更换超级电容的步骤及所需的工具.答案:工具:内六方、开口扳手8mm、平口起子、25件套、工作灯步骤：锁定叶轮，将变桨柜打到手动状态，断开滑环动力电源开关101F4;手动变桨将超级电容的电放到不能变桨为止，取下超级电容与NG5的连接插头;将超级电容与AC2的连接插头拔掉，将超级电容的固定螺栓拆掉;分别将超级电容拆掉，依次更换新的超级电容; 连接超级电容接线并固定好超级电容与AC2和NG5的插头;恢复好机组后，上电进行测量看充电是否正常，如正常，手动变桨看电压是否正常。
FREQCON变流器故障手册
变流故障手册电控部技术支持部——郭锐，3000—error_converter.error_global（变流器故障）30100—error_converter_monitoring 变流器监测故障30101—error_converter_not_ready 变流器未准备故障30102—error_converter_shutdown_after_enable 变流器使能后停机30103—error_converter_main_contactor 变流器主接触器（主空开）故障30104—error_converter_precharge_contactor 变流器预充电接触器故障30105—error_converter_generator_contactor 变流器电机侧接触器（电机侧空开）故障30106—error_converter_enable_pulsing 变流器未调制故障30107—error_converter_contactor_filter_capacitor 网侧滤波电容接触器故障30200—error_converter_monitoring IGBT IGBT故障监测30201—error_converter_IGBT_ok 变流器IGBT故障30202—error_converter_step_up_IGBT 变流器斩波升压IGBT故障30203—error_converter_chopper_IGBT 变流器斩波制动IGBT故障30204—error_converter_grid_IGBT 变流器网侧逆变IGBT故障30300—error_converter_signal_monitoring 变流器检测信号故障30301—error_converter_signal_DC_current_overcurrent 变流器直流电流（斩波升压IGBT）过流故障30302—error_converter_signal_IGBT_overcurrent_peak 变流器网侧逆变IGBT过流故障30303—error_converter_signal_phase_voltage_peak 网侧相电压过压故障30304—error_converter_signal_chopper_overcurrent 制动单元IGBT过流故障30305—error_converter_signal_DC_link_min 直流母线低电压故障30306—error_converter_signal_DC_link_max 直流母线高电压故障30700—error_converter_igbt_temperature 变流器IGBT温度故障30710—error_converter_grid_igbt_temperature 网侧IGBT温度故障30711—error_converter_grid_L1a_igbt_temperature 网侧IGBT L1a(IGBT5)温度故障30712——error_converter_grid_L1b_igbt_temperature 网侧IGBT L1b(IGBT6)温度故障30713—error_converter_grid_L2a_igbt_temperature 网侧IGBT L2a温度故障30714—error_converter_grid_L2b_igbt_temperature 网侧IGBT L2b温度故障30715—error_converter_grid_L3a_igbt_temperature 网侧IGBT L3a(IGBT9)温度故障30716—error_converter_grid_L3b_igbt_temperature 网侧IGBT L3b(IGBT10)温度故障30717——error_converter_grid_igbt_temperature_difference 网侧IGBT温度比较故障30720—error_converter_step_up_igbt_temperature 斩波升压IGBT温度故障30721—error_converter_step_up_igbt_temperature_1 斩波升压IGBT1温度故障30722—error_converter_step_up_igbt_temperature_2 斩波升压IGBT2温度故障30723—error_converter_step_up_igbt_temperature_3 斩波升压IGBT3温度故障30724—error_converter_step_up_igbt_temperature_difference 斩波升压IGBT温度比较故障030730—error_converter_chopper_igbt_temperature 制动斩波IGBT温度故障030900—error_converter_grid_monitoring 变流器电网监测故障030901—error_converter_grid_monitoring_U_DC_positive 正母线电压故障030902—error_converter_grid_monitoring_U_DC_negative 负母线电压故障030903—error_converter_grid_monitoring_I_DC 直流电流过流故障030904—error_converter_grid_monitoring_chopper_I（此故障屏蔽）030905—error_converter_grid_monitoring_step_up_U_DC_limits 整流过压故障变流器未准备故障逻辑图变流器使能后停机故障逻辑图变流器使能逻辑图路变流主空开故障逻辑图信号回路预充电接触器故障逻辑图站反馈信号回路 电机侧空开故障逻辑图回路变流器未调制故障逻辑图变流板调制信号逻辑图信号 站反馈信号回路网侧滤波电容接触器故障逻辑图30200——error_converter_monitoring_IGBT（IGBT故障监测）变流器IGBT故障逻辑图模块等变流器斩波升压IGBT 故障逻辑图模块等 变流器制动IGBT 故障逻辑图模块等变流器网侧逆变IGBT 故障逻辑图30300——error_converter_signal_monitoring （变流器检测信号故障） 变流器检测信号故障逻辑图30700——error_converter_igbt_temperature（变流器IGBT温度故障）T=20+10×U030900——error_converter_grid_monitoring（变流器电网监测故障）故障直流母线正电压故障逻辑图故障直流母线负电压故障逻辑图直流电流过流故障逻辑图整流过压故障逻辑图。
金风Freqcon变流器介绍
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
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
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。
预充电回路和配电回路
主断路器 1Q2
3Q8.1 3Q8.2 1Q7
金风1.5兆瓦机组变流部分培训课件
制动电阻
制动电阻箱——1组制动IGBT单元与制动电阻连接消耗母排上多余的电能和 因特殊原因无法向电网正常输送的电能，保证母排电压始终在正常范围内
电抗器支架
网侧空开——风机的并网与脱网控制。过流、短路等保护功能。注意保护后 复位按钮弹出需回复。 电流互感器——完成电流变送。变比：1/2000。原理：二次侧短路的特殊变 压器，二次侧相当于一个电压源。 3组（六个）交流电抗器——与网侧电容、变压器构成LCL滤波。 3个直流电抗器——直流斩波升压电抗器。
给定信号
数字输入
直流电压
交流电压
交流电流
IGBT 电流反馈
温度 传感器 IPM模块
温度
直流电压 信号处理
电压基准
输入信号 隔离
输出信号 隔离
交流电压 有效值
交流电流 有效值
电流反馈 信号处理
温度 信号处理
过压过流 保护
故障处理
显示电路
有功及无功计算
给定信号
多路转换开关 锁相环
斩波器控制
制动单元 控制
IGBT模块原理图
每只IGBT模块包含一个智能半桥模块（半桥由串联的两个IGBT和与之反 并联的二极管组成，分别称为上桥臂和下桥臂）、16只支撑电容、4只吸收 电容、4只均压电阻、1块过压保护板、直流端2只快熔组成。
放电电阻 放电电阻主要在变流器停机以后起作用，变流器停机后母排上 残留有部分电能，放电电阻可以将母排上残留的电能消耗掉， 保护电气设备和人身安全，其主要目的是对母排上的电容进行 放电。
逆变器控制
PWM调制 PWM调制 PWM调制
三角波 产生电路
斩波器 脉冲输出
制动单元 脉冲输出
逆变器 脉冲输出
数字输出 状态显示 模拟输出
金风1.5MW机组变流器介绍课件(PPT31页)
金风1.5MW机组变流器介绍课 件(PPT 31页) 培训课 件培训 讲义培 训ppt教 程管理 课件教 程ppt
电抗器支架
网侧空开——风机的并网与脱网控制。过流、短路等保护功能。注意保护后 复位按钮弹出需回复。 电流互感器——完成电流变送。变比：1/2000。原理：二次侧短路的特殊变 压器，二次侧相当于一个电压源。 3组（六个）交流电抗器——与网侧电容、变压器构成LCL滤波。 3个直流电抗器——直流斩波升压电抗器。
三、各元器件介绍
金风1.5MW机组变流器介绍课 件(PPT 31页) 培训课 件培训 讲义培 训ppt教 程管理 课件教 程ppt
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变压器支架
620/400V自耦变压器——提供机组动力用电和控制用电。总容量40KVA，副 边22.4KVA 提供主控柜，变流柜用电。17.5KVA提供机舱用电。 IGBT2冷却风扇——风冷系统循环动力
二、FREQCON变流系统
DP总线
DP总线
DP总线 1号变桨柜
滑环
DP总线
3号变桨柜
2号变桨柜
DP总线 DP总线 DP总线
机舱柜（topbox)
主控柜和低压柜
变流柜
IGBT单元
变流控制器
变流器信号走线
变流器控 制子站
整流二 级管
模拟量 信号
数字量 信号
freqcon变流控制器
调制脉 冲驱动
信号
变流板指示灯说明
拨码说明
变流控制器的原理框图 电源给定信号数字输入
金风1.5MW Freqcon 变流器
金风 1.5MW Freqcon 变流器1.引言变流器系统是金风直驱风电机组重要部件，也是永磁直驱机组故障率较高的部分，它的运行工况很大程度上决定机组可利用率，日常维保工作中变流器系统是重中之重，本人从事永磁直驱风电机组运维工作多年，针对变流器系统总结了一些现场维保经验，分享给大家，希望对现场全功率机组变流器运维工作有一些帮助。
关键词：IGBT功率模块、变流板、ACS510变频器2、1.5MW Freqcon 变流器组成及作用2.1 Freqcon变流器组成变流器主柜由五部分组成，即低压柜、主控柜、IGBT1柜、IBGT2柜、制动柜。
Freqcon变流器冷却方式为强迫风冷。
柜体内设计自动控制加热除湿装置，保证机组在-30℃环境下功能模块安全启动运行。
2.2 Freqcon变流器作用金风1.5MW Freqcon变流器I型采用风冷形式散热，适用于1.5MW直驱永磁风力发电机组。
Freqcon变流器采用IGBT功率控制单元，结合PWM控制技术实现风力发电机与电网之间功率传递和能量转换。
机侧采用全控形式IGBT功率模块，利用SPWM技术实现机组输出功率控制，保证机组结合实时风速获取最大风能，实现机组高效率运行。
网侧变流器采用三相四线制拓扑结构，利用控制脉冲交错并联技术，结合LCL滤波电路，实现高质量电能输出。
3、Freqcon变流器系统部件介绍3.1 变流器功率模块Freqcon变流器网侧和机侧共有13个IGBT功率模块，一组直流母线系统、一套Chopper制动斩波装置。
其中IGBT编号1~6#为网侧逆变电路功率模块，位于IBGT1柜内；IGBT7#为Chopper制动斩波电路使用，位于制动柜内；IGBT编号8~13#为机侧整流电路功率模块，位于IGBT2柜内。
3.2 变流控制器Freqcon变流器核心控制部分位于控制柜体内，主要由变流控制器和PLC模块共同组成。
变流控制器又称变流板（后文中均称变流板），是整个变流器控制核心部件。
变流器介绍
变流技术
斩波：直流变直流（DC-DC）
逆变：直流变交流（DC-AC） 电力变换 实现 直流斩波器 实现 逆变器 实现 变压、变频、移相：交流变交流（AC-AC） 实现 整流：交流变直流（AC-DC） 变压器、变频器 移相器
整流器
双馈风机电气原理图
主回路断路器 齿轮箱
10...24 kV, f = 50 Hz or 60 Hz
变流器的正常启动流程
变流器舱内 温度和湿度 是否满足运 行条件 否 是 辅助电源上电 主断路器闭合， 网侧调制 总线通讯建立 软启接触器 闭合，对直 流母线充电 加热
并网成功、开 始发电
机侧同步，机 侧隔离开关合 闸
系统进入待机 状态
主控运行 命令
充电结束， 接触器断开
变流器正常停机流程
主控停机命 令
网侧变流器 电网
V1 R
V1 V2
VD1 L VD2
R
储能设备
备用变流器
1) 耗能法
2) 储能法
c) 增加容量
一期风电变流器参数
整机配置
本变流器为背靠背机型，共有四个柜体，分别是网侧 配电柜、网侧功率柜、机侧配电柜、机侧功率柜。 背面
网侧配电柜 机侧配电柜 网侧功率柜 机侧功率柜
正面
变流器柜体布局示意图（俯视图）
0.6
0.8
1
0.8 0
0.2
0.4 t/(s)
0.6
0.8
1
-2 0
0.2
0.4 t/(s)
0.6
0.8
1
a)电网电压峰值(标幺值)
b)直流母线电压(标幺值)
c)网侧电流(标幺值)
一般通过保护切除风电机组的方法来处理
艾默生原理图
附录二原理图元器件明细表400Vac 50Hz机柜加热控制电源Q363A 12Q323A 12K A -2132/8E K M 33-2110/4AQ4510A ～16A123456KM512A 15/2D123456Q467/2D&7/4D&7/3E单板加热控制电源网侧、转子侧、功率柜风机400V 电源网侧、转子侧、功率柜风机440V 电源2/7D10A ～16A123456KM612A 15/2D1234564/7DQ41.2Q41.4Q41.612345678ABCDEF12345678ABCDEFA3第 5 页 / 变流器内部配电27/2D&7/4D&7/3ET 81.a 3T 81.b 3T 81.c 3F 4&F 5&F 6.U 1F 4&F 5&F 6.V 1F 4&F 5&F 6.W 1F 4&F 5&F 6.U 1F 4&F 5&F 6.V 1F 4&F 5&F 6.W 116/4EKM32.2&4&6R29220V 300WR30220V 300WR31220V 300W121212R32220V 100W12R33220V 100W12R20220V 340W1212T33＞50℃t ℃12T34＞50℃t ℃3/2BN1控制柜加热网侧模块加热转子侧模块加热UPS 加热1234564344313216/4D 16/4D PA6-P6N.527/5D PA6-P6N.627/5D131421224344313210/7B 10/7B 10/4B 10/4B KM32 9A KM33 3AKM34 9A123456434431324/5D 4/5D10/7B 10/7BN22/8DKM34220VacA 1A 2RH31＞95％％65F312M 1～12Q331AKM331314KM344443除湿风扇给UPS 供电强制启机停止柜内加热KM33220VacA 1A 212T31＞0℃t ℃12T32＞50℃t ℃4/7DQ41.21114KA912/6CKM332122RH31＞95％％45KM32220VacA 1A 223RH31启动柜内加热软件启动柜内加热Q32.25/4D第 10 页 / 加热除湿12345678ABCDEFABCDEF12345678A3X9-19X-24X20-3X9-1UPS14/4B30/4C KA4.A1X20-14D UPS 故障状态UPS-FW.8UPS-FW.7UPS 2000VacPE NLU P S _NK M 34.22/8D 4/4E220Vac 交流输入PE N L XN XL12/2A &13/7BPE N L第 11 页 / UPS12345678ABCDEFABCDEF12345678A3UPS 后电源220Vac XL XN11/6CT4221电源板供电电源IC500供电345678910111222/4C 44Vac 2.2A22/4B 44Vac 2.2A22/4C44Vac 2.2A22/4B 44Vac 10AT M K -LT M K -NP A 6.P 62-9P A 6.P 63.4&5P A 6.P 62-7P A 6.P 63.1&225/4BUPS 后电源（单板）软件启动柜内加热25/4DP A 6-P 6B .3P A 6-P 6B .1A 2A 1KA9220Vac10/4B11211412242210/4B KA9KM1 400A34434431326/7B PA6-P6G.1PA6-P6G.226/5C 26/5C A 1A 2KM1P A 6-P 64.1P A 6-P 64.325/4B主接触器软启接触器25/4CP A 6-P 65.1P A 6-P 65.3A 1A 2KM2KM2 12A 31326/6D 26/5C PA6-P6G.3PA6-P6G.4第 12 页 / UPS 输出配电12345678ABCDEFABCDEF 12345678A3220Vac220VacP A 2-P 24.1&2P A 2-P 24.3&4P A 2-P 22.1&2P A 2-P 22.3&4P A 2-P 23.1&2P A 2-P 23.3&4P A 2-P 21.1&2P A 2-P 21.4&512566/7B 434456341226/5C 6/6D并网接触器13/4F 12/5A A1A2KM10220VacKM10 1700A2134569/5B 9/5B7172838461625354PA6-P6Q-1PA6-P6Q-2PA6-P6F-9PA6-P6F-10X10-7X10-827/5E 27/5E 26/5B26/5B软件启动并网接触器27/5EA1A2KM20220VacKM20 10A43131411/6C13/2BXL储能4/5E 2/8D K M 34.4N 2KA20111415/5EQ11B 1B 2M 1～辅助触点详见9/2BA 1A 2D 1D 2F2+F1-合闸26/5AP A 6-P 6E .1P A 6-P 6E .3失压脱扣11/6CX LX N1112KA614/7E2124KA2015/5E1114KA214/4E脱扣器电源30/4CP A 9-X 2.1P A 9-X 2.312345678ABCDEFABCDEF12345678A3第 13 页 / 控制回路 1X NK M 20-14P A 6-P 6P .1P A 6-P 6P .3KM10-A1413132212212345678A B C D EF A3ABCDEF第 15 页 / 控制回路3投切电容接触器并网柜风扇Tighten（并网断路器储能供电）网侧、转子侧、功率柜风机驱动网侧、转子侧、功率柜风机驱动25/4D15/3E25/4D15/2E25/4C25/4E25/4CPA6-P67.1PA6-P67.3PA6-P6D.1PA6-P6D.3PA6-P66.1PA6-P66.3PA6-P6A.1KM5-31PA6-P69.1KM6-31A1A2KM5220VacKM5 12A KM6 12AKM6220VacA1A2KA20220VacA1A2KA20KM3220VacA1A2M1～M1～N NL LF1F213/5D13/7C13/7B4/5E Q11-B1KM34.4KA6.12KA2.1111141221242213524743443132135246434431325/7D5/7D5/5D5/5D25/4D15/2A25/4D15/4A KM5-A2PA6-P69.3PA6-P6A.3KM6-A2L LN NM1～M1～F8F9KM3 110A135247434431326/4C6/4C26/5CPA6-P6G.7PA6-P6G.826/5C123456781234567812345678ABCDEF ABCDEFA3单板加热电源Q52-2Q52-4Q52-6T81.N112Q3110A 135246KM329A 10/4D K M 32.2K M 32.4K M 32.610/1B 机柜加热电源12Q3510A135246KM3512A 32/5CK M 35-2K M 35-4K M 35-632/2B控制柜内电源插座1324Q4210～16A 0.03ACZ41LNPE第 16 页 / 加热回路和插座3/2B123678A B C D EF A3ABCDF第 19 页 / 端子排X8123NPE4567PE89PE101116171819PE212223123NPE4567PE89PE1011PE16171819PE212223Q82-2Q82-4Q82-6N-1Q91-2Q91-4Q91-6N-3Q85-2Q85-4Q85-6N1-10Q83-2Q83-4Q83-6690V/40A供电690V/40A供电690V/40A供电NPENPEPENPE400V/10A供电400V/10A供电400V/10A供电690V/0.63A电压采样690V/63A供电690V/63A供电690V/63A供电与主控制器信号交互X912345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414212345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414212345678910111213141718191234567891011121314171819X9.1电流互感器电流互感器外部测量端子X9.1-17LT4-S2X9.1-18LT5-S2X9.1-19LT6-S2LT4-S1LT5-S1LT6-S1X41234567891011121314151612345678910111213141516PA7-X71B-3PA7-X71B-4PA7-X71B-2PA7-X71B-1PA7-X71B-6PA7-X71B-5PA7-X71C-6PA7-X71C-5码盘信号X101234567812345678接触器状态预留预留KM10-53KM10-54690V/0.63A电压采样690V/0.63A电压采样PE PE PE并网开关脱扣信号并网开关脱扣信号主控制器失压脱扣控制信号45EUPS电量过低告警UPS电量过低告警12345678功率柜加热16/5EKM35.2&4&612R39220Vac 300W 12t ℃＞－15℃T3912t ℃T38＞－15℃12t ℃T36＞－0℃121212t ℃T43＞－0℃12t ℃T37＞－0℃1212t ℃T44＞－0℃12并网柜加热功率柜和并网柜加热控制5/2DQ36.2KA2122KM35A 1A 2t ℃T35＞－15℃12KM35N22/8D 1234561314111216/5D16/5D 26/5E PA6-P6J-3PA6-P6J-426/5E KA111214212422Q36-25/2DKM35-A132/5CKA A 1A 2P A 6-P 6C -1P A 6-P 6C -3软件控制功率柜和并网柜加热12345678ABCDEFABCDEF12345678A3第 32 页 / 加热除湿22/4DN1R35220Vac 300W R36220Vac 300W R37220Vac 300W R38220Vac 300W25/4E220Vac220Vac。
金风1.5兆瓦机组变流部分培训课件
锁相环
斩波器控制 温度 信号处理
制动单元 控制
逆变器控制
PWM调制
PWM调制
PWM调制
三角波 产生电路
斩波器 脉冲输出
制动单元 脉冲输出
逆变器 脉冲输出
斩波器 控制脉冲
制动单元 控制脉冲
逆变器 控制脉冲
三、各元器件介绍
变压器支架
620/400V自耦变压器——提供机组动力用电和控制用电。总容量40KVA，副 边22.4KVA 提供主控柜，变流柜用电。17.5KVA提供机舱用电。 IGBT2冷却风扇——风冷系统循环动力
放电回路：一端接在 正、负直流母排上，另 端经过接触器接在PE 排上。
充电电阻 机组母排上连接有很多电容，预充电时网侧电流很大，为了限制 网侧电流，防止网侧电流击穿电路中的电容器，所以在预充电回路上 加上了充电电阻，充电电阻的主要作用是限流。
充电回路：一端接在框架 开关的下口，另一端端就在 开关的上口。达到设置的电 压后断开此回路，框架开关 闭合。
高压I/O板
高压I/O板是用来连接高压I/O信号，主要作用是接收电流互感 器信号，发出预充电启动、主控开启动及其反馈信号，直流母排电 压监测，整流母排电压监测，将监测出来的I/0信号通过插针端子 DSUB电缆传送给变流器控制板。
25 芯 线
高压I/O板
变流器控制板
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金风1.5MW机组变流器介绍 （FREQCON系统）
主要内容： 一、1.5MW机组freqcon变流系统的主拓扑结构
二、freqcon变流系统
三、freqcon变流系统各元器件介绍
四、预充电回路
五、freqcon变流系统的冷却
一、freqcon变流系统主拓扑结构
主控与FREQCON变流器现场调试手册
主控与FREQCON变流器现场调试手册机组编号：调试人员：日期：变流柜编号：外观检查（检查前须确认箱变未上电、刀熔1Q3，2Q1，2Q2，1Q7，3Q8.1和3Q8.2均断开，并应确认柜内其它各电源开关均在断开状态，如箱变带电1Q3、2Q1、2Q2进线口（上口）、网侧主空开下口（与箱变电缆连接端）已带电，须注意）编号项目名称操作说明及要求检验结果1 电气元件，接线及控制电缆是否损坏或松动更换或重新安装固定2 IGBT单元、二极管单元、补偿电容单元、网侧滤波电容单元及柜体、电抗器支架、风扇风道等是否有损坏、变形或移位，连接螺栓是否松动更换或重新安装固定3 柜内及部件上有无异物清理接线检查（柜内接线已在出厂前通过检查，只需确认在运输过程中无脱落或损坏）编号项目名称操作说明及要求检验结果4 主电路（依据图纸）1.变流柜与电抗器支架间接线（网侧6支IGBT模块与网侧6个交流电抗器连接、斩波升压3支IGBT模块与3个直流电抗器连接、斩波制动1支IGBT与制动电阻器连接、整流2支二极管模块与整流正母排连接及与电机侧两套绕组母排间连接）2.电抗器支架与发电机开关柜间接线（两套绕组、12根185mm²电缆）3.变流器预充电回路接线（1Q7上口接线相序需跟1Q3上口接线相序相一致，以免电阻相间跨接）4.检查变流器网侧三相（网侧主空开上、下口）相间及对地无明显短路（检查此项需确认箱变未上电）5.检查直流正、负母排（注意电容效应）及对地无明显短路6.检查二极管整流输出正、负母排（注意电容效应）及对地无明显短路7.检查变流器发电机侧两套绕组（6相）相间及对地无明显短路8.检查制动电阻回路阻值为0.9Ω左右9.检查IGBT&DIODE导通压降正常5 低压配电回路1.网侧主空开下口到1Q3、2Q1、2Q2上口接线（如果箱变已上电此段带电，需注意）2.变流柜harting头2XS4到620V/400V变压器原边接线，确认相对地无短路3.22.5KV A变压器副边到变流柜2X7端子主控柜动力接线4.17.5KV A变压器副边到变流柜harting头2XS6机舱柜动力接线5.变流柜harting头3XS4到机舱柜5×6mm²动力电缆连接6.检查变流柜到IGBT冷却风扇1连接电缆W12.17.检查变流柜到IGBT冷却风扇2连接电缆W12.28.检查变流柜到电容器冷却风扇连接电缆（无线标）9.检查变流柜到塔底冷却风扇连接电缆W13.110.确认柜体内400V配电回路相间及对地无短路11.确认230V配电回路相对地无短路12.合10F7，断开11K6和11K7线圈24V线，确认X24V1对地无短路13.合10F8，确认X24V2对地无短路测量完毕需将10F7和10F8断开6 网侧电流传感器接线连至变流柜1X4端子（禁止电流互感器二次侧开路）7 主控到机舱硬件安全链、发电机开关柜吸合信号W15.1 10×1mm²控制电缆8 接地确保接地正确、牢靠上电检查编号项目名称操作说明及要求测量点检验结果9 风机箱变送电测量2Q1，2Q2上口相对地电压是否在325V-378V范围内，三相2Q1，2Q210 防雷模块上电检查合2Q1，2Q2，测量模块相电压2F1，2F211 620V/400V变压器电压测量测量1Q3上口358V 相电压是否正常，合1Q3（带电合闸需注意），测量400V变压器输出，三相。
15MW Freqcon变流器培训PPT课件
19S4
19S6
19S7
25DIS4 24DI7.1 KL1904 KL1104
急停按钮
25DIS4 KL1904
复位
24DI7.1 KL1104
24DI6.1 KL1104
启动
24DI6.1 KL1104
停止
24V 1.2 2K4
14K3
YC 主断路器
1Q2 0V 2.4
5K7 5K6
Q1 PR121
Vensys进口变流器/switch变流器的比较
4
Freqcon变流器系统结构
5
Freqcon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
6
Freqcon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
复位 安全链 25DO3 KL2134
22K3
25DI6.1 KL1104
维护
24DI6 KL1104
块熔 反馈
24V DC
13F7
24DI7
24DI7.1
KL1104 KL1104 0V DC
UPS ok Battery
26K2
14K3 24DI7.1
High VoltI/O
模块
KL1904 主断路 器反馈
塔 1号柜
架 体加热 UPS
照
照明 插座
12A2、 12A6
明
插座
柜体 M
12A0 M 塔架
PE
散热
冷却
13
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 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。
和谐号动车牵引变流器介绍
变流器的主要电气部件和功能
变流器模块
例如电机变流器模块
使用型号:
重量: 冷却液量: 容积流量:
CM-M 2800 W37-5
CM-M 2800 W38-5
CM-M 2800 W14-5 大约 190 公斤 5 立方分米 70 立方分米/分
© Bombardier Inc. or its subsidiaries. All rights reserved.
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内容
变流器介绍 变流器体系结构概述 变流器的主要电气部件和功能 变流器系统和控制 变流器冷却系统
11
变流器的主要电气部件和功能
直流回路电容
AC supply
DC supply
M 3
1个网侧整流部分带有两相输出，和组合IGBT。 2 相交流输出带4个IGBT和4个GDU。 1个电流传感器在网侧变流部分 组合IGBT由 1 个（GDU）门级驱动单元控制=> 12个 IGBT, 8个 GDU
AK02
AK04
AK06
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SPIF 标准牵引接口 1
21
EFAC:L
UDC2
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UDC3:M1
变流器的主要电气部件和功能
DCU2与电子管组分配
22
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Freqcon 变流器介绍
3 斩波升压 风电系统中，变流器发电机侧电路的主要功能是从发电机最大可能的拉取功率， 注入直流母线。这里涉及的控制问题主要有两个：控制升压电流为给定直流量，以保 证发电机运行的稳定性；设定Boost电流参考，保证风力发电机工作在最大功率点附近 （或按照设定功率曲线运行）。 在我们的系统中，设定Boost电流参考，保证系统工作按照设定功率曲线运行的功 能由主控GH策略完成。主控根据GH策略计算得到的发电机所需扭矩×发电机转速/二 极管整流后电压，即得到Boost电流设定，并通过通讯电缆将设定指令传递给变流器。 控制升压电流为给定直流量，保证发电机运行的稳定性则由这里的斩波升压电路 实现。Freqcon变流器采用了boost直流升压斩波电路，斩波升压输出侧直接与网侧逆 变直流侧相连，并联三重斩波(载波相位相差120°)方式减小了发电机侧和逆变侧的电 流波动。 斩波升压三支IGBT模块（IGBT1～IGBT3），只有下桥臂和上桥臂反并联的二极 管起作用。
Vinv
wL*ig_reactive
ig_reactive
Vg
Ig_active
wL*ig_active
4 LCL并网滤波器参数 传统的并网电流滤波器多数采用单电感形式，随着并网标准的提高，如果要满足对 并网电流纹波的要求，则必须采用更大的滤波电感，这就造成滤波器体积以及发热 量的增加，同时影响系统的动态相应速度，降低直流母线电压的利用率。采用LCL 滤波器的目的就在于通过高阶滤波器的作用，更大程度的滤除开关频率纹波，同时 不必采用太大的电感。
制动单元工作； 制动电阻放点 Pgen=Pgrid+Presistor Qgrid ：无功电流，支持电网电压恢复 网侧控制短路电流恒定
5 放电回路 放电回路是在变流器停机后将母线上残留的能量通过放电电阻消耗掉，保护机械 设备和人身安全。其本质是给母线上的电容放电，放电回路在变流器运行期间不起作 用。 6 网侧逆变 变流器网侧电路的主要功能是稳定直流母线电压在设定工作点，同时向电网输送 电能。逆变单元是三相全桥有源逆变，将直流电转变成频率为50Hz电压为620V，相位 与电网同相位的稳定的交流电，再经过变压器与电网相连。 网侧六支IGBT模块构成三相，每相两支通过网侧电抗器相连。同相两支IGBT模块载波 信号有180°的相差，用以减少汇入电网的谐波电流。 7 预充电回路 在闭合网侧空开之前，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，则在闭合网侧空开时会对变流系统及电网造成很大的电流冲击 。预充电时，预充电继电器动作预充电回路闭合。网侧620Vac通过限流电阻、网侧电 抗、网侧逆变单元来给直流母线充电。在此过程中，与网侧IGBT反并联的二极管起到 整流二极管的作用。在母线电压达到+/-420Vac,网侧主空开闭合预充电完成。
辅助变流器
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模拟入出面板说明
16A 复位开关：按下此开关后，整个系统的工作状态 都重新设置，系统重新开始工作。（SIV 有AC470 输 入电压时，不要按下此按钮）
16B 红灯：此灯亮表示控制系统正处于复位状态
S1 开关：启动开关。当辅助电源逆变器柜有输入电 压且无故障时，S1 打在实验位，逆变器柜正常启动
-41-
（六）CPU板
CPU板主要功能： 实现SIV系统运行的逻辑动作控制功能，系统
故障诊断、保护及记录功能，通过LED可以显示系统 输入、输出电压、电流等模拟量和故障诊断代码， 具有RS232接口，可以通过配套的故障分析软件下载 故障信息。
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CPU板灯孔定义
灯位 ● 1A 红灯 ● 2A 红灯 ● 2B 红灯 ● 3A 红灯 ● 3B 红灯 ● 4A 黄灯 ● 4B 黄灯 ● 5A 黄灯 ● 5B 黄灯
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FREQCON变流简介
——by郭锐FREQCON变流器总体结构图
各部分简介
变压器支架
620/400V自耦变压器——提供机组动力用电和控制用电。
总容量40KVA，副边22.4KVA 提供主控柜，变流柜用电。
17.5KVA 提供机舱用电。
IGBT2冷却风扇——风冷系统循环动力
制动电阻
制动电阻箱——消耗直流母线上过高的能量。
网侧故障后的能量消耗，低电压穿越。
电抗器支架
网侧空开——风机的并网与脱网控制。
过流、短路等保护功能。
注意保护后复位按钮弹出需回复。
电流互感器——完成电流变送。
变比：1/2000。
原理：二次侧短路的特殊变压器，二次侧相当于一个电压源。
3组（六个）交流电抗器——与网侧电容、变压器构成LCL滤波。
3个直流电抗器——直流斩波升压电抗器。
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变流柜
变流柜由低压配电柜、主控柜、IGBT柜1、IGBT柜2、电容柜5部分组成。
变流柜背后风道
变流柜模块图
每只IGBT模块包含一个智能半桥模块（半桥由串联的两个IGBT和与之反并联的二极管组成，分别称为上桥臂和下桥臂）、16只支撑电容、4只吸收电容、4只均压电阻、1块过压保护板、直流端2只快熔组成。
构成三相全桥不可控整流。
变流器在整个风机的作用
叶轮系统在风作用下受到气动扭矩Ta，叶轮——发电机系统转动会因轴承滚动摩擦、风阻等受到与选中方向相反的摩擦力矩Tf，叶轮带动发电机转动，转子上的永磁体旋转切割定子绕组产生感应电势，如果如果定子绕组中有电流流过将产生电枢反应，通过磁场的作用产生阻碍转子转动的电磁力矩Te。
在这几个扭矩作用下，叶轮——发电机系统刚体动力学方程如如上所示。
由方程可知当Ta>Tf+Te时，叶轮——发电机系统将在启动力矩作用下转速上升。
反之转速将下降。
Tf基本为恒量。
因此想要调节叶轮转速可以通过调节Ta、Te。
由此产生了两种调节方法：一个是变桨调节起动扭矩；另一个是调节发电机电磁扭矩。
因此从控制角度来看，变流器需要具有调节发电机电磁扭矩的作用。
从能量角度来看风能转化成叶轮系统旋转机械能再通过发电机转换成电能，变流系统需要将发电机发出电能转换成与电网频率、相位、幅值相对应的交流电。
完
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整能量转换作用。
Freqcon变流器主电路
Freqcon变流器原理图
Freqcon变流器主要元器件与电路拓扑对照图整流+BOOST斩波升压原理
整流+BOOST斩波升压控制原理
逆变侧原理
网侧对冲
制动回路控制图
变流器信号走线图
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Freqcon变流器采用二极管整流+BOOST DC/DC变换+逆变的AC-DC-AC电力变换形式。
整个电路可分为两个部分：整流和逆变。
通过二极管整流将发电机发出的不稳定的交流电（1.5MW电机转速0～17.3rpm，电机电压0～690Vac,电压频率0～12.7Hz）变换成直流电；再通过逆变单元，把直流电逆变成与电网电压、频率、相位相匹配的交流电送入电网逆。
下面分别简单介绍主电路各部分的功能：
1.电机侧功率补偿电容
由于Freqcon变流器采用被动整流模块，对于发电机而言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提高对非线性负载虚功的补偿，从而使发电机端功率因数近似为1（即发电机电压与电流同相位），从而提高系统利用率。
2.二极管整流
Freqcon采用两套三相全桥不可控整流方式，将发电机发出的电压和频率不稳定的交流电变换成直流电，与全桥并联的电容起到平波的作用。
由于采用的是二极管整流，能量无法双向流动，因此Freqcon变流器不能实现电机的反向拖动。
二极管整流后电压与发电机转速及功率有关。
3.斩波升压
风电系统中，变流器发电机侧电路的主要功能是从发电机最大可能的拉取功率，注入直流母线。
这里涉及的控制问题主要有两个：控制升压电流为给定直流量，以保证发电机运行的稳定性；设定Boost电流参考，保证风力发电机工作在最大功率点附近（或按照设定功率曲线运行）。
在我们的系统中，设定Boost电流参考，保证系统工作按照设定功率曲线运行的功能由主控GH策略完成。
主控根据GH策略计算得到的发电机所需扭矩×发
电机转速/二极管整流后电压，即得到Boost电流设定，并通过通讯电缆将设定指令传递给变流器。
控制升压电流为给定直流量，保证发电机运行的稳定性则由这里的斩波升压电路实现。
Freqcon变流器采用了boost直流升压斩波电路，斩波升压输出侧直接与网侧逆变直流侧相连，并联三重斩波(载波相位相差120°)方式减小了发电机侧和逆变侧的电流波动。
斩波升压三支IGBT模块1（IGBT1～IGBT3），只有下桥臂和上桥臂反并联的二极管起作用。
并联的支撑电容（实际中分散在各个模块内部）中点与“地”相连，将直流母线电压分成+/-600Vdc，构成了三相四线制逆变器拓扑电路的中性点。
4.制动单元
当变流器检测到直流母线电压过高（超过+/-610Vdc），制动单元工作，通过制动电阻（与IGBT4模块上桥臂并联，上桥臂不作用）、IGBT4模块下桥臂，释放直流母线上过多的能量，维持母线电压。
5.放电回路
放电回路是在变流器停机后将母线上残留的能量通过放电电阻消耗掉，保护机械设备和人身安全。
其本质是给母线上的电容放电，放电回路在变流器运行期间不起作用。
6.网侧逆变
变流器网侧电路的主要功能是稳定直流母线电压在设定工作点，同时向电网1每只IGBT模块包含一个智能半桥模块（半桥由串联的两个IGBT和与之反并联的二
极管组成，分别称为上桥臂和下桥臂）、16只支撑电容、4只吸收电容、4只均压电阻、1块过压保护板、直流端2只快熔组成。
输送电能。
逆变单元是三相全桥有源逆变，将直流电转变成频率为50Hz电压为620V，相位与电网同相位的稳定的交流电，再经过变压器与电网相连。
网侧六支IGBT模块构成三相，每相两支通过网侧电抗器相连。
同相两支IGBT 模块载波信号有180°的相差，用以减少汇入电网的谐波电流。
7.预充电回路
在闭合网侧空开之前，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，则在闭合网侧空开时会对变流系统及电网造成很大的电流冲击。
预充电时，预充电继电器动作预充电回路闭合。
网侧620Vac通过限流电阻、网侧电抗、网侧逆变单元来给直流母线充电。
在此过程中，与网侧IGBT反并联的二极管起到整流二极管的作用。
在母线电压达到+/-420Vac,网侧主空开闭合预充电完成。
变流控制板
变流控制板是变流器控制核心，Freqcon变流控制器使用模拟电路搭建而成，主要功能是实现变流器各功能的控制与监测。
1.控制方面：
1)启动、停机控制
2)Boost斩波升压回路控制
3)母线过压制动回路控制
4)电网电压锁相控制
5)双重三相网侧有源逆变控制
6)无功调节控制
2.监控方面：
1)网侧电压测量
2)网侧电流测量
3)网侧频率测量
4)有功测量
5)无功测量
6)故障逻辑
7)显示
变流控制板前、后面板介绍
变流前面板指示灯说明
前面板拨码开关说明
后面板24V供电harting头接口定义
后面板37针模拟I/O接口定义后面板37针数字I/O接口定义
后面板25针高压I/O接口定义
后面板10×15针IGBT模块接口定义
变流器启动运行流程图
注意：变流器启动运行过程中注意观察变流板前面板上相应信号指示灯是否正常。
藉此可判断变流器状态。
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