变流器介绍
直流变流器工作原理
直流变流器工作原理直流变流器是一种将交流电转换为直流电的电子设备。
它的工作原理是基于电子器件的工作特性和控制电路的设计。
直流变流器在现代工业生产、电力传输、电动汽车和可再生能源领域等方面得到广泛应用。
本文将详细介绍直流变流器的工作原理，包括基本原理、电路结构和控制方法。
一、基本原理直流变流器的基本原理是通过控制电压、电流和频率的转换，将输入的交流电转换为输出的直流电。
其核心是通过电子器件（如晶闸管、二极管、场效应管）实现电压、电流的变换。
基本的直流变流器电路包括整流单元、滤波单元和逆变单元。
整流单元用于将输入的交流电转换为脉动的直流电，滤波单元用于平滑直流电压并滤除脉动成分，逆变单元用于将平滑的直流电转换为可控的交流电。
二、电路结构直流变流器可以根据其电路结构分为单相桥式直流变流器、三相桥式直流变流器和多电平直流变流器等。
单相桥式直流变流器通过四个可控整流器（如晶闸管）将单相交流电转换为直流电，逆变单元由可控逆变器实现。
三相桥式直流变流器则适用于三相交流电源，它可以通过六个可控整流器实现交流电与直流电的转换。
而多电平直流变流器通过连接多个电源单元实现多电平输出，能够提高电压和波形质量。
三、控制方法直流变流器的控制方法主要分为开环控制和闭环控制两种。
开环控制是根据输入变化规律预先设定控制参数，实现对输出电压和电流的控制。
闭环控制则是通过传感器检测输出电压和电流，并通过反馈回路调整控制参数，使输出稳定在设定值。
在现代直流变流器中，闭环控制被广泛应用，能够实现对输出波形、功率因数和谐波等性能的精确控制。
四、工作原理概述直流变流器的工作原理可以概括为：将输入交流电经整流单元转换为脉动直流电，然后通过滤波单元平滑输出直流电；接着经逆变单元将平滑直流电转换为可控交流电。
其中整流单元和逆变单元利用可控器件进行开关控制，通过调节导通和断路时间实现对输出电压、频率和相位的控制。
五、应用领域直流变流器在电力系统、工业生产和交通运输等领域得到广泛应用。
变流器知识介绍ppt课件
因此，当发电机转速n变化时，即pfm变化，若控制f2相应变化，可使f1保 持恒定不变，即与电网频率保持一致，也就实现了变速恒频控制。
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功率因数调节
考虑到风电系统的功率扰动以及 电网本身的供电质量问题，因此希望风 力发电系统发电机输出有功功率可调节， 同时还能改变输出功率因数。通过转子 侧变频器励磁控制，可以实现风力发电 机组在稳定状态下的总有功功率和转差 率不随功率因数设定值的变化而变化。 其总有功功率由机组的风机功率特性与 风况决定，同时，发电机的转差率由风 力机组的总有功功率和转速控制特性决 定，与发电机输出无功功率无关。
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硬件结构
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硬件结构
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硬件结构
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变流器调试
变流器调试安全作业要求
• 1、开始作业前检查绝缘 • 2、确保断电后再次通电的安全 • 3、检查安全保护器件是否失效 • 4、检查器件的接地和短路情况 • 5、任何带电的器件需要密封或隔离
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变流器调试
变流器调试前准备
• 1、对变流器的柜子进行目测检查 • 2、合上所有断路器开关 • 3、给变流器导入发电机参数(需要用到SEG提供的客户版调试软
转矩(%)
W2000转速-转矩曲线 120
100 80
60
40 20
0 0 8.327 8.33 8.728 10.473 12.218 13.963 14.062 15.35 风轮转速(rpm)
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变流器系统图
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变流器系统图
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变流器系统图
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并网过程
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并网过程
全功率风机变流器介绍
全功率风机变流器介绍一、全功率变流器控制原理全功率风力发电系统主体电路结构，如图1所示。
发电机的输出端连接变流器的机侧，变流器的网侧输出经升压变后，连接电网。
图1全功率风力发电系统主体电路结构。
随着风速的变化，发电机的转速也变化，因此发电机输出的电压幅值和频率是变化的，而电网的电压幅值和频率是恒定的。
为了将发电机输出的频率和幅值变化的交流电送入到电网，变流器起到中间纽带环节的作用。
首先将发电机输出的交流电经机侧变流器部分整流成直流电，再经由网侧变流器部分逆变成交流电送入电网。
图2为全功率风力发电功率控制原理图，风机总控依据当前的风况，通过变桨和偏航控制叶片吸收的机械能，获得发电机的转矩量。
然后将转矩量值下发给变流器。
变流器根据总控下发的转矩指令，控制对发电机电能的抽取，从而控制并网电流大小。
总控依据当前风况，下发发电机转矩指令。
变流器响应转矩指令，控制并网功率。
图2 功率控制原理图对于机侧的变流器部分，在无速度传感器控制技术的基础上，采用基于定子电流定向的复合矢量控制技术，实现最大转矩电流比矢量控制的控制性能。
图3为发电机的控制矢量图。
图3 发电机控制矢量图对于网侧的变流器部分，采用电流解耦控制技术及并网电流对称控制技术。
通过对并网电流的解耦，将并网电流分解为有功电流、无功电流单独控制，实现有功功率和无功功率的控制。
同时为实现三相并网电流的对称控制，将负序的有功电流和无功电流控制为零。
控制结构框图如图4所示。
*dc图4 网侧变流器控制框图根据机侧变流器主体电路及控制策略，进行建模分析。
图5为机侧变流器的主体电路结构，图6为转换为数学模型的机侧控制框图。
V图5 机侧变流器主体电路结构图6机侧变流器控制数学模型框图根据网侧变流器主体电路及控制策略，进行建模分析。
图7为网侧变流器的主体电路机构，图8为为转换为数学模型的网侧控制框图。
V0图7 网侧变流器主体电路结构图8 网侧变流器控制数学模型框图全功率风机变流器网侧、机侧协同控制策略如图9所示。
四象限变流器工作原理
四象限变流器工作原理1.引言1.1 概述四象限变流器是一种重要的电力电子器件，它能够实现直流电到交流电的转换。
其工作原理基于电力电子技术和控制理论，通过控制开关器件的通断，将直流电源经过逆变和变换，输出所需的交流电信号。
四象限变流器的主要特点是能够实现四个不同象限的电流、电压和功率输出。
这四个象限分别代表着正向和反向的电流、电压以及功率输出，在不同工作条件下可以根据需求进行切换。
这一特性使得四象限变流器在电力电子领域中具有广泛的应用空间。
四象限变流器的工作过程可以简要描述为：首先，通过电流传感器和电压传感器，监测输入直流电源的电流和电压信号。
然后，经过电压和电流的控制算法，得出需要输出的交流电信号的波形和频率。
接下来，利用开关器件进行逆变和变压，将直流电源的能量转换为交流电源的能量。
最后，输出所需的交流电信号，供给给定的负载使用。
四象限变流器的工作原理可以应用在多个领域，如电机控制、电力系统调节等。
其在电机控制领域中的应用特别广泛，能够实现电机的正向和反向转动，控制电机的转速和负载特性。
在电力系统调节方面，四象限变流器可以对电网进行有源功率调节，实现对电网的无功功率补偿和电压调节。
总之，四象限变流器通过控制电流和电压的方向和大小，实现了直流到交流的转换，具有广泛的应用前景。
在未来的发展中，随着对电能质量和能源管理的要求越来越高，四象限变流器将会得到更多的应用和研究。
1.2文章结构文章结构部分的内容如下：1.2 文章结构本文将分为三个主要部分来介绍四象限变流器的工作原理。
第一部分是引言部分，其中包括概述、文章结构和目的。
首先，我们将简要概述四象限变流器的基本概念，介绍其在电力电子领域中的重要性。
接着，我们将说明本文的结构，即将分为引言、正文和结论三个主要章节。
最后，我们将阐明本文的主要目的，即为读者提供关于四象限变流器工作原理的详细解释。
第二部分是正文部分，其中包括四象限变流器的基本原理和工作过程。
电力电子变流器的工作原理及调节方法
电力电子变流器的工作原理及调节方法电力电子变流器是一种能够将电力源的特定特性转化为所需要的特定负载特性的装置。
它在现代电力系统中起着至关重要的作用，广泛应用于工业、交通等领域。
本文将介绍电力电子变流器的工作原理以及调节方法。
一、电力电子变流器的工作原理电力电子变流器是通过将电力源的特性进行变换，使其能够符合负载的特性要求。
其工作原理主要包括两个关键过程：开关过程和能量转移过程。
1. 开关过程电力电子变流器通过控制开关器件的导通和关断，将电源的电能转换为符合负载需求的电能。
开关器件通常采用晶闸管、二极管等，通过改变其导通和关断状态来控制电力的流向和大小。
开关过程的实现涉及到控制信号的生成和传输，其中包括PWM（脉宽调制）技术和谐波滤除等方法。
2. 能量转移过程能量转移过程是指电力电子变流器将电源提供的电能转移到负载上的过程。
在能量转移过程中，通过开关过程实现的电能转换成为满足负载要求的电能，同时也会伴随能量损耗。
为了提高能量转移的效率，电力电子变流器通常采用高效能量转换电路，如谐振电路和电路拓扑优化等。
二、电力电子变流器的调节方法为了满足不同负载要求，电力电子变流器需要进行精确的调节。
以下是常用的几种调节方法：1. 脉宽调制（PWM）调节脉宽调制技术是一种通过改变开关器件的导通时间比例，来调节输出电压或电流的方法。
通过调节脉宽，可以实现对输出电压或电流的精确控制。
脉宽调制技术具有调节范围广、调节精度高等优点，广泛应用于变频调速、电力调节等领域。
2. 频率调制调节频率调制调节是一种通过改变开关器件的开关频率，来调节输出电压或电流的方法。
通过调节频率，可以实现对输出电压或电流的调节。
频率调制调节一般用于特殊应用，如谐振电力电子变流器等。
3. 直接调节法直接调节法是指通过改变电力电子变流器的控制参数，直接调节输出电压或电流的方法。
这种调节方法通常通过改变参数，如控制电压、电流或转矩等，来实现对电力电子变流器的调节。
变流器知识介绍 PPT
风轮转速(rpm)
变流器系统图
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
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变流器系统图
变流器系统图
并网过程
并网过程
技术参数
• 发电机额定功率：2100kW • 同步转速：1500 rpm • 转速范围：983至1983 rpm • 额定转速：1812 rpm • 额定电压：690V +/- 10% • 电网频率：50Hz +/-2.5% • 功率因数可调范围：容性/欠励0.95～感性/过励0.95 • 定子额定电流(Cos phi=1) ：1460A • 电网侧变流器容量：570 kVA • 电机侧变流器容量：1015 kVA • du/dt < 1500V/µs • DC-link：1100V DC
变频器调试报告的填写
故障分析1_变频器故障
• 风机频报IGBT overload
上图显示转子侧K与L曲线出现了瞬间的电压电流尖峰，可能是转子相间短路 造成。 对此我们通过一下方法进行了验证。 首先分析故障的事件记录：
• 上图是以前故障事件记录情况，通过上图我们可以看出， 首先是HU_X4_11出现错误，然后是IGBT Over Load， X4_11是对IGBT的V相故障的监测信号线，所以故障来自 转子侧V相（即转子L相），如果确实是发电机转子问题， 我们将转子的K、L、M顺序变为L、M、K以后，再次调试 运行风机，故障信号将会来自IGBT的U相，而HU对IGBT 的U相监测信号线为HU_X4_09，所以将会有 ‘IGBT_FAULT_X4_09’错误及‘IGBT Over Load’。 经
• 调节控制转子励磁电流 频率，以实现DFIG变 速恒频运行
风电机组变流器介绍
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二、变流器运行维护-1/3
2.4 防雷与接地
1. 检查防雷器表面是否有烧灼的痕迹。 2. 检查防雷器的连接导线是否有绝缘破损、热熔及烧灼的
痕迹 3. 检查防雷器的接线端子是否松动 4. 上电后，观察防雷器运行指示灯是否点亮。 5. 检查各接地铜排与线缆连接有无松动。确保接地阻值在
✓ 索引：当前的故障数据组，目前一共25组； ✓ Bit0~7：相应的故障标志位；0—无故障，1—有故障； ✓ 目前一共有：25*8=200个故障； ✓ 故障上传的最长延时时间为：25*20ms=500ms
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一、变流器概述-1/3
1.4 故障系统
举例：#1单元故障字1：变流器故障、安全链断开
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一、变流器概述-1/3
1.1 变流器结构
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一、变流器概述-1/3
1.2 变流器网络拓扑图
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一、变流器概述-1/3
1.2.1 变流器PLC控制
3G1 : 220VAC~24VDC PS电源 3U1 : CPU317-2DP 3U2 : CP 343-1 8U1 : DI32XDC24V 8U2 : D016XRel.AC120V/230V 8U3 : AI8X12Bit
测、开关量信号监测、保护信号输出
✓ MCU实现与DSP数据交互、数据存储、开关量信号监测保护信号输
出、MCU之间的通讯、与主控系统的通讯
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一、变流器概述-1/3
1.3 后台监控系统
✓ 故障文件、故障数据
✓ 调试、监控控制器
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一、变流器概述-1/3
1.4 故障系统
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
直驱风电变流器的工作原理及作用
直驱风电变流器是将风机转子直接驱动发电机时所使用的电力转换设备。
它的主要作用是将由直流发电机输出的电能，通过转换成交流电，再通过升压、电网同步等控制处理，最终将可用风能输入到电网中。
以下是直驱风电变流器的工作原理及作用：
1. 工作原理：直流电源输入变流器，通过控制系统分别控制功率器件的开关状况，将输入的直流电源转换成交流电源输出给电网。
具体的转换方式通常有多种，其中一种常用的方式是采用三相桥式单元，将输入的直流电源通过H 桥模块转换成交流电源。
2. 直驱风机的工作方式：直驱风电变流器一般用于直驱风机的发电模式，即将风机的转子直接驱动发电机，消除了传统齿轮传动过程中的损失和振动，提高了风电发电的效率和稳定性。
3. 控制系统：直驱风电变流器的控制系统通常包括电源模块、驱动模块、信号调节模块和保护控制模块等。
控制系统需要精确地控制电压、电流和频率等参数，以保证变流器的稳定性和运行正常。
4. 作用：直驱风电变流器的作用是将风机出力的直流电转换成交流电，并连接到电网。
其中，升压、电网同步及逆变等控制处理是直驱风电变流器的核心所在。
具体地，升压处理将输出交流电压提高到适合电网连接的电压，电网同步处理保证输出电力与电网相同相位，逆变处理则是将输出交流电变成电网要求的正弦波形式。
需要注意的是，直驱风电变流器的设计和工作原理与其他类型的风电变流器有所区别。
在实际应用中，需要根据具体的风机特性和电网情况，选择合适的变流器类型及具体参数进行设计和调试，以保证其正常运行和高效输出适合电网的电能。
金风1.5MW机组变流器介绍课件(PPT31页)
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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
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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
储能变流器原理
储能变流器原理
储能变流器原理是利用电力系统中的稳压器或稳流器将电能转换为它们所能承受的存储形式，以便在需要时再将其释放出来。
储能变流器一般由储能元件、变流器和控制器组成。
储能元件通常是电容器或电池组。
当电能被输入储能元件时，它们会将电能转化为储存的形式。
电容器会将电能储存为电场能，而电池则将电能储存为化学能。
变流器是储能变流器的核心部分，它将储能元件中存储的能量转换为可用的电能。
变流器一般包含功率半导体开关器件，如晶闸管、继电器或MOSFET等。
这些开关器件根据控制信号
的指示，通过打开或关闭电路来将储能元件中的能量转移到输出电路。
输出电路会将电能转换为直流或交流电，并将其输出给负载。
控制器是储能变流器中的智能化部分，负责监测和控制储能变流器的工作状态。
控制器通常包含传感器、逻辑控制电路和微处理器。
传感器用于检测储能元件中能量的状态，如电压、电流和温度等。
逻辑控制电路会根据传感器的反馈信息来产生控制信号，控制功率开关器件的工作状态。
微处理器则负责更复杂的控制算法和用户接口等任务。
总之，储能变流器通过将电能转化为储存的形式，再将其转换为可用的电能，实现了电能的储存与释放，从而提高了电能的利用效率和系统的可靠性。
变流器电路结构和工作原理
变流器电路结构和工作原理变流器是一种将直流电能转换为交流电能的电子装置。
它在现代电力系统中扮演着重要的角色，广泛应用于各种领域，如工业制造、电力传输和分配以及家庭电器等。
本文将介绍变流器的电路结构和工作原理。
一、电路结构变流器的电路结构可以分为三个主要部分：整流器、滤波器和逆变器。
整流器用于将交流电源输入转换为直流电流，滤波器用于消除直流电流中的脉动成分，而逆变器则将直流电流转换为交流电流输出。
1. 整流器整流器主要由一组二极管构成，常用的整流器电路有单相桥式整流电路和三相桥式整流电路。
在单相桥式整流电路中，四个二极管组成一个桥式电路，交流电源的两个端子分别与桥式电路的两个对角线连接，而直流电流从桥式电路的另外两个对角线输出。
在三相桥式整流电路中，每个相位都有一个桥式电路，三相电流经过整流后，得到直流电流输出。
2. 滤波器滤波器主要由电容器和电感器组成，它们被连接在整流器的输出端，用于消除直流电流中的脉动成分。
电容器能够存储电荷，当整流器输出电压较高时，电容器充电；当整流器输出电压较低时，电容器放电。
电感器则能够抵抗电流的变化，起到平滑输出电流的作用。
3. 逆变器逆变器是将直流电流转换为交流电流的关键部分。
它通常由一组开关器件（如晶体管或功率场效应管）和控制电路组成。
逆变器的工作原理是通过改变开关器件的导通和截止状态，将直流电压转换为交流电压。
常见的逆变器电路有单相逆变器和三相逆变器，它们能够输出不同形式的交流电流，如正弦波、方波和脉冲波等。
二、工作原理变流器的工作原理可以简单概括为：将输入的直流电能通过整流器转换为直流电流，经过滤波器平滑后，再经过逆变器转换为交流电流输出。
1. 整流过程在整流器中，当交流电源的电压为正时，对应的二极管导通，电流通过；当交流电压为负时，对应的二极管截止，电流不通过。
通过这种方式，交流电源的正半周和负半周分别被整流为直流电流。
整流后的直流电流仍然存在脉动成分，需要通过滤波器进行处理。
变流器的结构原理
变流器的结构原理变流器是一种将直流电转换为交流电的电子设备。
它具有广泛的应用领域，如电力系统、逆变器、电动机驱动器等。
在这篇文章中，我将介绍变流器的结构和工作原理。
一、变流器的结构变流器的核心部分包括产生器、整流器、逆变器和滤波器。
下面将详细介绍每个部分的功能和结构。
1. 产生器：产生器是变流器的输入端，提供电源给变流器。
在实际应用中，产生器可以是发电机、电池或太阳能电池板等。
2. 整流器：整流器将交流电转换为直流电。
它通常由整流电路和滤波电路组成。
整流电路采用电子器件（如整流二极管、整流桥等）将交流电转换为脉动的直流电。
整流二极管可通过控制整流角实现单相和三相交流电到直流电的转换。
滤波电路用于减小整流电路中输出直流电的脉动，并使其趋近于平滑的直流电。
常见的滤波电路有电容滤波电路、电感滤波电路和LC滤波电路等。
3. 逆变器：逆变器将直流电转换为交流电。
逆变器通常包括逆变电路和控制电路两部分。
逆变电路采用交流开关元件（如晶闸管、功率晶体管等）将直流电转换为交流电。
采用逆变器可以实现不同类型和频率的交流电输出。
控制电路负责控制逆变器的开关元件，以调整输出交流电的频率、幅值和相位。
控制电路通常采用脉宽调制（PWM）技术，通过调整开关元件的开关时间比来实现对输出波形的精确控制。
4. 滤波器：滤波器用于减小逆变器输出交流电的谐波成分，以获得干净的交流电。
滤波器通常采用电感器和电容器组成的LC滤波电路。
电感器用于阻挡高频谐波，而电容器则用于阻挡低频谐波。
以上是变流器的主要结构。
值得注意的是，实际的变流器可能使用多级结构、多个逆变电路以及附加辅助器件。
二、变流器的工作原理变流器的工作原理可以分为两个过程：整流过程和逆变过程。
1. 整流过程：在整流过程中，交流电通过整流器变成了直流电。
整流器中的整流电路将交流电转换为脉动的直流电，然后通过滤波器将直流电滤波为平滑的直流电。
整流电路的整流角可以通过改变控制信号来调整。
【风力发电机组主要系统】变流器介绍(中级)
框架断路器
定子 电流测量
并网接触器
DFIG
网侧电压 测量
定子电压 测量
滤波器
预充电电阻
主控690V 400V控制电源 供电
电网电压 测量
变流器 网侧电流测量
变流器
转子电流测量
滤波器
Crowbar
当直流侧电压达到交流电网电压有效值的1.2倍时切 出预充电回路，电网侧主接触器闭合，同时投入交流滤波 单元、准备电网侧变流器调制。
二、变流器的分类
根据变速恒频风电机组类型的不同，变流器主要分 为全功率变流器和双馈变流器。
双馈变流器应用在双馈型风电机组，其控制对象为 双馈发电机。
全功率变流器可匹配直驱型风电机组、高速永磁、 高速电励磁等多种风电机组，其控制对象为同步发电机。
2.1双馈型变流器
变流器采用电压源型交直交拓扑结构。其中与网侧相连 AC/DC 的为电网侧变流器，与双馈发电机转子相连的DC/AC 部分为电机侧变流器。电网侧变流器主要控制目标为维持直 流侧电压稳定，并实现能量双向流动。电机侧变流器根据转 子转速的变化动态调节双馈发电机转子侧励磁电流的频率， 以保证定子输出的频率不变；电机侧变流器调整转子电流的 幅值和相位，则实现对风电机组有功功率和无功功率的控制
在放电过程中，开关断开（三极管截止） 时，电感开始给电容充电，电容两端电压升高， 升压完毕。
直接控制发电机转矩，动态响应好， 发电机端电流THD小。
发电机转矩不直接控制，直流侧斩波环 节可采用多重化，动态响应慢，定子电 流谐波大。
全功率变流器电气组成：1、电网侧变流器回路
2、电机侧变流器回路 3、直流侧卸荷单元
风电机组变流器系统
一、变流器的介绍 二、变流器的分类
速饱和中间变流器
速饱和中间变流器速饱和中间变流器是一种用于电力系统中的电力电子装置，它主要用于提高电力系统的稳定性和可靠性。
本文将从以下几个方面对速饱和中间变流器进行详细介绍。
一、速饱和中间变流器的概述速饱和中间变流器是一种由三个单相桥式逆变器组成的装置，它能够将直流电源转换为交流电源，并且能够根据需要调节输出电压和频率。
它通常用于大型工业设备、发电机组、风力发电机等领域。
其主要特点包括：高效率、稳定性好、可靠性高等。
二、速饱和中间变流器的工作原理速饱和中间变流器的工作原理是通过三个单相桥式逆变器来实现直流到交流的转换。
当输入直流电压经过滤波后进入中间变压器时，通过PWM控制方式来控制输出交流电压的大小和频率。
在这个过程中，控制信号会根据需要调整逆变器开关管的导通时间，从而实现输出波形的调节。
同时，由于使用了高频开关技术，所以能够大大提高效率和稳定性。
三、速饱和中间变流器的优点1. 高效率：由于采用了高频开关技术，所以能够大大提高转换效率，从而减少能量损失。
2. 稳定性好：速饱和中间变流器的输出电压和频率能够根据需要进行调节，从而保证了电力系统的稳定性。
3. 可靠性高：由于使用了PWM控制方式，所以能够有效地降低输出波形的谐波含量，从而保证了电力系统的可靠性。
四、速饱和中间变流器的应用1. 大型工业设备：由于速饱和中间变流器具有高效率、稳定性好、可靠性高等特点，所以通常用于大型工业设备中。
2. 发电机组：在发电机组中，速饱和中间变流器可以将发电机产生的直流电转换为交流电，并且能够根据需要进行调节。
3. 风力发电机：在风力发电机中，速饱和中间变流器可以将风轮产生的直流电转换为交流电，并且能够根据需要进行调节。
五、总结速饱和中间变流器是一种用于电力系统中的电力电子装置，它主要用于提高电力系统的稳定性和可靠性。
它的工作原理是通过三个单相桥式逆变器来实现直流到交流的转换，并且能够根据需要调节输出电压和频率。
其优点包括高效率、稳定性好、可靠性高等。
风电变流器产品介绍
风电变流器产品介绍一、概述风电变流器是一种将风能转换为电能的设备，它将风电机组产生的交流电能转换为适应电网要求的交流电能。
风电变流器在风电系统中具有重要的地位和作用，它不仅可以调节风能发电机的转速，使其在最佳转速范围内工作，还可以提高风能转换效率并实现对电网的并网。
二、工作原理风电变流器主要由整流单元、逆变单元和控制单元组成。
整流单元将风能发电机产生的交流电信号转换为直流电信号，而逆变单元则将这个直流电信号再转换为适应电网要求的交流电信号。
控制单元对整个变流系统进行监视和控制，以确保变流器的可靠性和稳定性。
三、产品特点1.高效率：风电变流器具有高效率的特点，可将风能转换为电能的损耗降低到最低。
通过先进的功率电子器件和优化设计的拓扑结构，可以将损耗降至最小，提高系统的整体效率。
2.大功率密度：风电变流器具有较高的功率密度，可以实现在更小的体积内输出更大的功率。
这对于风电场有限的场地资源来说尤为重要，可以提高整个风电系统的发电效率。
3.高可靠性：风电变流器具有高可靠性的特点，采用了多种保护措施和故障诊断技术，可以有效保护设备的安全运行。
同时，严格的生产工艺和质量控制体系也能够保证产品的稳定性和可靠性。
4.广泛适应性：风电变流器可以适应不同类型的风能发电机并具有较强的适应能力。
无论是永磁同步发电机、感应发电机还是异步发电机，风电变流器都能够进行有效的控制和调节，提高发电系统的性能并实现对电网的并网。
5.高性价比：风电变流器具有较高的性价比，可以在满足性能需求的前提下，以较低的成本实现风能转换。
同时，长期稳定的运行和较低的维护成本也能够降低系统的运营成本。
四、应用领域五、市场前景随着对可再生能源的需求不断增加，风电的发展前景越来越被看好。
而作为风电系统中的关键设备，风电变流器的市场也将迎来新的机遇。
随着技术的不断进步和成本的不断降低，风电变流器将更加普及和广泛应用。
六、结语风电变流器作为风电系统中的核心设备，具有高效率、大功率密度、高可靠性、广泛适应性和高性价比等优点，将为风能转换和电网并网提供可靠的保障。
变流器的分类
变流器的分类变流器是一种将直流电转换为交流电或者将交流电的频率、电压、相数进行调整的设备。
它在现代工业、农业和家庭中得到了广泛应用。
根据其使用场景和功能特点的不同，变流器可以分为多种类型。
下面就来详细介绍一下变流器的分类。
一、按照直流输入输出方式分类1. 单向变流器单向变流器只能将直流电转换成单相或三相交流电，无法反向输出。
它主要用于工业生产中需要大功率单向输出的场合，如大型机床、电动机等。
2. 双向变流器双向变流器可以实现直流到交流和交流到直流的双向转换，适用于能量回收、储能等场景。
例如在风力发电系统中，当风力发电机输出功率超过负载需求时，双向变流器可以将多余的能量存储到蓄电池中；当负载需求超过风力发电机输出功率时，双向变流器可以从蓄电池中提取能量供给负载。
二、按照控制方式分类1. 普通整流式逆变器普通整流式逆变器是最简单常见的一种变流器，其控制方式是通过改变开关管的通断状态，实现输出电压的调整。
它的特点是结构简单、成本低廉，但输出波形质量较差，适用于一些对波形要求不高的场合。
2. SPWM逆变器SPWM逆变器是一种通过调整开关管通断时间来实现输出电压调节的控制方式。
它具有输出波形质量好、噪音低等优点，广泛应用于家庭电器、电动汽车等领域。
3. SVM逆变器SVM逆变器也是一种通过调整开关管通断时间来实现输出电压调节的控制方式。
相比于SPWM逆变器，SVM逆变器具有更高的精度和更低的失真率，但也更加复杂和昂贵。
三、按照应用领域分类1. 交流传动领域在交流传动领域中，变频器被广泛应用于各种交流驱动设备中。
例如电梯、风机、水泵等设备都采用了变频技术，以提高效率和节能降耗。
2. 太阳能发电领域太阳能发电系统中需要将太阳能板产生的直流电转换为交流电，以供给家庭或工业用电。
这就需要使用太阳能逆变器，将直流电转换为交流电，并保证输出电压的质量和稳定性。
3. 电动汽车领域在电动汽车领域中，变频器被广泛应用于驱动系统中。
变流器水冷系统工作原理
变流器水冷系统工作原理概述变流器是一种用于将直流电转换为交流电的电子设备，广泛应用于工业、交通运输、能源等领域。
为了确保变流器能够正常运行且保持稳定的温度，水冷系统被用来有效降低变流器的工作温度。
本文将详细介绍变流器水冷系统的工作原理。
1.变流器水冷系统的组成变流器水冷系统由以下几个主要组成部分构成：1.散热器：用于与变流器进行热交换的部件，通常由铝合金或铜制成，具有良好的导热性能。
2.水泵：用于循环冷却水的设备，将冷却水从散热器中抽出，并通过管道送回散热器。
3.冷却塔：将变流器周围的热量传递给空气，使冷却水得以冷却的设备。
4.水冷却器：用于冷却冷却水的设备，通常采用水冷却板或水冷却管的形式，能够有效地散发热量。
2.变流器水冷系统工作原理变流器水冷系统的工作原理如下：1.冷却循环：首先，水泵将冷却水从散热器中抽出，并通过管道输送到变流器中。
冷却水通过与变流器接触，吸收变流器产生的热量。
然后，热水从变流器中流出，并返回散热器。
2.散热换热：当冷却水与变流器接触时，热量从变流器传递到冷却水中。
这是因为变流器的散热器与冷却水之间有一个热传导路径，导热性能良好的散热器能够迅速将热量传递给冷却水，使变流器保持在安全的工作温度范围内。
3.热量排出：冷却水吸收了变流器的热量后，将其带到冷却塔或水冷却器。
冷却塔通过与空气接触，将冷却水中的热量传递给空气。
水冷却器则通过水冷却板或水冷却管将热量释放到周围环境中。
这样，热量会以自然或强制对流的形式散发，保持冷却水的低温状态。
4.冷却循环再循环：冷却水经过热量排出后，再次被水泵抽回散热器，重新循环进行冷却。
这样，冷却水能够持续地降低变流器的工作温度，确保其正常运行和高效性能的发挥。
结论变流器水冷系统通过循环冷却水、散热换热和热量排出的过程，实现了对变流器的有效冷却。
通过合理设计和配置各个组成部分，变流器水冷系统能够稳定地保持变流器的工作温度，确保其在长时间工作的情况下不会过热，提高变流器的可靠性和使用寿命。
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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
保护切机的影响
风电装机比例较低时，允许风电场在电网发生 故障及扰动时切除，不会引起严重后果。 风电装机比例较高时，在高风速期间，大量风电 切除会导致系统潮流的大幅变化，甚至可能引起大 面积的停电，引起电网的扩大化故障，给电网的恢 复稳定运行造成严重的负面影响。 风机大面积切机不但会对电网造成严重影 响，还会对风电机组本身造成很大危害。 LVRT 必不可少
PMSG实现LVRT的硬件拓扑方法
在直流母线上接耗能单元，当检测母线电压过高时消耗掉 多余的能量。 在直流母线上接额外的储能单元，当检测直流母线电压过 高时转移多余的能量，故障恢复后将所存储的能量馈入电 网 增加变流器容量。
永磁发电机
机侧变流器 网侧变流器
机侧变流器 永磁发电机 网侧变流器 电网
机侧变流器
软启回路
减小启机对电网和变流器的冲击。
Chopper模块
主要用于抑制直流母线过电压，实现对变 流器的保护，并且在电网跌落时实现低电 压穿越功能。
低电压穿越的概念
低电压穿越LVRT (Low Voltage Ride Through)是指 当电网故障或扰动引起的风电场并网点的电压跌 落时，在一定电压跌落范围内，风电机组能够不 间断并网运行，甚至向电网提供一定的无功功率， 支持电网恢复，直到电网恢复正常，从而“穿越” 这个低电压时间(区域)。
制动器 异步发电机
机侧 变流器
网侧 变流器
变压器 开关设备
主轴承
变桨 机构
变流控制器
风机主控器
双馈式 风机变流器特点
容量小，成本低
双馈型系统的变流器容量（相当于转差功率）一般只占 发电机组额定功率的30％左右，体积和重量较小，因而 具有较低的成本。
在低风速时，发电机转子绕组通过变流器向发电机馈入 励磁功率,发电效益较低；在高风速时，发电机转子绕组 向换流器输出励磁功率，发电效益较高； 定子直接与电网相连，风机对电网的波动比较敏感，在 电网电压波动时，比较容易跳闸脱网。
电压跌落的危害
电网电压跌落对并网风电机组有着较大的影响。暂态过 程导致发电机中出现的过电流会损坏电力电子器件，附 加的转矩、应力过大则会损坏风电机组的机械部件。
1.5
1.2 1.1
2 1
Um /(p.u)
Udc/(p.u)
1 0.9
/(p.u) i
abc
1
0 -1
0.5
0 0
0.2
0.4 t/(s)
即风力发电机组的转速随风速的波动作变速运行，但仍输
出恒定频率的交流电。这种方式可提高风能的利用率，但 将导致必须增加实现恒频输出的电力电子设备
变速恒频运行的实现方案
双馈异步发电机＋部分功率变流器
永磁同步发电机（直驱式）＋全功率变流器。
风电变流器及产业概况
国外主流风机变流器生产商
其中：CONVERTEAM、ABB、EMERSON等占有 国内前几位的市场份额
机侧脱网
机侧隔离开关 断开
网侧停止调 制
主断路器断 开
紧急停机至重新开机过程
紧急停机 （按下急 停按钮） 启动变 流器
故障解决
恢复急停按 钮（旋转按 钮使之弹起）
DSP自动上电复 位
全功率变流器功能
在指定的转速范围内实现发电机输出电 能馈入电网； 产生所需要的无功功率；
通过保护动作，当风力发电系统或电网 出现故障时，变流器会与系统脱离并立 即断开进入保护程序。
中国对低电压穿越的要求
永磁同步发电系统低电压保护策略
在电网电压突降的瞬间，风电机组的能量无法完全输出到 电网 转化为转子动能
给变流器直流侧电容充电转化为电势能 通过储能/耗能电路释放
这个能量释放的过程很容易引起转子的超速、机端交流 电压的升高和直流侧电容电压的升高，严重威胁风机机 组和变流器器件的安全。
直驱式风机电气原理图
机侧变流器将电机定子输出的三相交流整流为直流，实现电机在不同 的风速和转速条件下稳定的直流电压输出。网侧变流器将直流电流转 换成三相交流电送入电网，实现全功率风电机组的可靠并网运行。
变流器系统组成
网侧模块 网侧滤波器 变流器系统
机侧模块
机侧滤波器
Chopper模块 软启回路
变流器系统组成
风力发电知识普及与交流 （3）
风力发电需要解决的控制问题
在风力发电中，当风力发电机与电网并联运行时，要求 风电的频率与电网频率保持一致，即频率保持恒定。
恒速恒频方式 指在风力发电过程中，保持发电机的转速不变，从而得到
恒频的电能。 由于风能与风速的三次方成正比，恒速恒频机组的转速保 持不变，而风速又经常在变化，显然风能利用率很低 变速恒频方式
网侧模块
用于将机侧模块输出的能量回馈电网，在电网 波动的情况下维持直流母线电压的稳定。
网侧滤波器
接在电网和网侧模块之间，用于吸收高频分量。
机侧模块
连接在发电机定子上，通过控制定子转矩电流 实现发电机转矩的调节，并且把发电机发出的 电能转换到直流母线上。
变流器系统组成
机侧滤波器
可以有效降低机侧电压的变化率，改善定子 承受的电应力，延长发电机定子的绝缘寿命。
各分柜功能
机侧配电柜 主要实现风电机组与电网的并网脱网和用户配电需 求，完成控制电路和执行元件间的信号隔离、信号 驱动、信号反馈等。
网侧功率柜
主要实现母线能量和电网的能量交互与传输，并实 现功率因数的控制。
机侧功率柜
主要实现发电机能量和母线的能量交互与传输，并实 现对电机转矩的控制。
变流器整机外观
在电网异常和故障状态下，变流器的兼容运行能力 更强，比如电网跌落和不对称时，由于电机和电网 隔离，还可以运行在对称状态。
直驱式风机变流器特点
直驱型系统需要全功率变流器，即变流器的容量需 要按风电机组额定功率设计，体积和重量大，因而 具有较高的成本。 直驱式风电系统的变流器接于定子绕组与电网之间， 功率输送是单向的，即只能从发电机定子绕组流入 电网。 全功率变流器将发电机和电网完全隔离，电机调 速范围更宽，从而能更大范围的MPPT（最大功率点） 跟踪运行。
整机内部配置（背面视图）
1 2 3 4 5 6 7 8 9 Chopper 电阻 Chopper 功率组件 网侧功率模块A/B/C（从左到右） 网侧电感 网侧功率柜换热组件 网侧电感换热组件 滤波电容器 网侧断路器 电网防雷保护熔断器开关
变流器内部构成（正面视图）
1 2 3 4 5 6 7 8 9 配电板 机侧隔离开关 信号防雷板 软启放电回路组件 机侧功率模块A/B/C（从右到左） 机侧功率柜换热组件 机侧电感换热组件 机侧电感 外循环软管夹座
风电变流器及产业概况
国内风机变流器产业
到目前为止，国内从事变流器生产的厂家有20 多家， 主要有禾望电气、阳光电源、科诺伟业、龙源电气、清能 华福、大全集团、九洲电气、北京能高、海得控制、荣信 股份等，已逐渐形成了一个国产自主品牌风能变流器产品 的竞争群体。 目前，美国超导、ABB、Converteam、Switch 等国家中，禾望电气、阳光电源、科诺伟业凭借研发优势处于 竞争的第一梯队。