变流器知识介绍
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W2000转速-转矩曲线
120 100 80
转矩(%)
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)
7
变流器系统图
8
变流器系统图
9
变流器系统图
10
并网过程
11
并网过程
12
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
13
硬件结构
14
硬件结构
15
硬件结构
16
wenku.baidu.com
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
17
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 件）
25
变频器调试报告的填写
26
故障分析1_变频器故障
• 风机频报IGBT overload
27
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：
28
• 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 验证确实如此，图片如下：
齿轮箱
双馈感应 发电机
风轮
3
DFIG 系统
从电网吸收电能
网侧变换器 交流侧三相 电流
网侧变换器 交流侧三相 电压
进线电抗器 的等效电阻 和电感
直流环节的 储能电容
双PWM变流器主 向电网发送电能 电路结构图
DFIG转子绕 组的漏感和 等效电阻
DFIG转子绕 组感应电动势
4
DFIG 系统
• •
交流侧功率因数控制 保持直流环节电压稳 定
6
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。
29
30
31
32
33
•
•
•
调节控制转子励磁电流 频率，以实现DFIG变 速恒频运行 调节励磁电流幅值和相 位控制DFIG电势的相 位和频率 确保DFIG输出解耦的 有功功率和无功功率
5
变速恒频控制原理
变速恒频：转子的转速跟踪风速的变 f1 pfm f 2 化，定子侧恒频恒压输出。
f1 ——定子电流频率，与电网频率相同； p——电机极对数； fm——转子机械频率，fm=n/60（n为发电机转子转速）； f2——转子电流频率；
n小于定子旋转磁场的同步转速ns时，处于亚同步运行状态，上式取正号， 此时变流器向发电机转子提供交流励磁，发电机由定子发出电能给电网； n大于ns时，处于超同步运行状态，上式取负号，此时发电机由定子和转子 发出电能给电网，变流器的能量逆向流动； n等于ns时，处于同步运行状态，f2=0，变流器向转子提供直流励磁； 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。
18
变频器手动并网调试
• 在变频器操作 面板上将工作模 式打到手动工作 模式
19
变频器手动并网调试
20
变频器手动并网调试
• I/O检查
21
变频器手动并网调试
22
变频器手动并网调试
• 同步化
23
变频器手动并网调试
• 手动并网调试完毕，停止风机。
24
变频器自动并网 调试
• 在变频器操作 面板上将工作模 式打到自动工作 模式
变流器功能原理及调试故障排除
1
目录
• • • • • • • • • DFIG系统 变速恒频控制原理 功率因数调节 变流器系统图 并网过程 技术参数 硬件结构 变流器调试 变流器故障排除
2
DFIG 系统
交直交电压型变流器 f fGrid
3 = = 3
电机侧变流器
电网侧变流器
f = fGrid
120 100 80
转矩(%)
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
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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
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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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wenku.baidu.com
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 件）
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变频器调试报告的填写
26
故障分析1_变频器故障
• 风机频报IGBT overload
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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：
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• 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 验证确实如此，图片如下：
齿轮箱
双馈感应 发电机
风轮
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DFIG 系统
从电网吸收电能
网侧变换器 交流侧三相 电流
网侧变换器 交流侧三相 电压
进线电抗器 的等效电阻 和电感
直流环节的 储能电容
双PWM变流器主 向电网发送电能 电路结构图
DFIG转子绕 组的漏感和 等效电阻
DFIG转子绕 组感应电动势
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DFIG 系统
• •
交流侧功率因数控制 保持直流环节电压稳 定
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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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调节控制转子励磁电流 频率，以实现DFIG变 速恒频运行 调节励磁电流幅值和相 位控制DFIG电势的相 位和频率 确保DFIG输出解耦的 有功功率和无功功率
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变速恒频控制原理
变速恒频：转子的转速跟踪风速的变 f1 pfm f 2 化，定子侧恒频恒压输出。
f1 ——定子电流频率，与电网频率相同； p——电机极对数； fm——转子机械频率，fm=n/60（n为发电机转子转速）； f2——转子电流频率；
n小于定子旋转磁场的同步转速ns时，处于亚同步运行状态，上式取正号， 此时变流器向发电机转子提供交流励磁，发电机由定子发出电能给电网； n大于ns时，处于超同步运行状态，上式取负号，此时发电机由定子和转子 发出电能给电网，变流器的能量逆向流动； n等于ns时，处于同步运行状态，f2=0，变流器向转子提供直流励磁； 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。
18
变频器手动并网调试
• 在变频器操作 面板上将工作模 式打到手动工作 模式
19
变频器手动并网调试
20
变频器手动并网调试
• I/O检查
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变频器手动并网调试
22
变频器手动并网调试
• 同步化
23
变频器手动并网调试
• 手动并网调试完毕，停止风机。
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变频器自动并网 调试
• 在变频器操作 面板上将工作模 式打到自动工作 模式
变流器功能原理及调试故障排除
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目录
• • • • • • • • • DFIG系统 变速恒频控制原理 功率因数调节 变流器系统图 并网过程 技术参数 硬件结构 变流器调试 变流器故障排除
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DFIG 系统
交直交电压型变流器 f fGrid
3 = = 3
电机侧变流器
电网侧变流器
f = fGrid