【风机检修专项培训】HR1.5MW变流器优化方案与实施案例

无UPS无法实现低穿
PM1000
滤波电阻功率小，易损坏 PM1000，国通一代、二代、PM3000
预充电电阻容易烧毁 柜内温度高
PM1000，国通一代、二代、PM3000 PM1000，国通一代、二代、PM3000
一、HR1.5MW双馈变流器介绍
PM1000基本情况
无Chopper电路，不能有效保护 直流侧，易发生过压击穿危险； 被动式Crowbar电路，无ＬＶＲ Ｔ功能 功率单元余量小，网侧300A，机 侧600A，未考虑LVRT时暂态冲击影 响，过热和损坏风险高 母线电容容量小，单个220uF， 总用9个电容不满足LVRT暂态冲击 影响，母线电容耐压低 线路板和功率模块集成故障率高， 容易造成炸机或者故障。
三、HR变流器技改案例分析
1、项目基本情况
内蒙古达里、牤牛海风电场，HR变流器故障率较高。 机、网侧功率单元IGBT损坏严重
IGBT选型容量偏小 散热能力弱 驱动电路板抗干扰能力弱 功率单元未良好接地 网侧主接触器损坏严重 容量偏小 被动CROWBAR，无低穿功能
三、HR变流器技改案例分析
2、项目实施方案
更换机网侧功率单元 更换控制电路板，强弱电隔离； 增加低穿硬件模块； 更换网侧主接触器 增加UPS（针对无UPS机组）
现场易发故障汇总
适应HR变流范围
功率单元易炸毁
PM1000，国通一代、二代
功率单元过温
PM1000，国通一代、二代
小风时易报故障
国通一代、二代
无低穿功能
PM1000，PM3000S和部分国通一代，二代
网侧接触器容量小，易损坏 PM1000，国通一代、二代、PM3000
主回路350A熔丝I2t值偏大， PM1000，国通一代、二代、PM3000 无法保护IGBT
低电压穿越信号
正常阶段
低电压穿越阶段
电网恢复后加载阶段
有功或无功优先可选 主控控制转矩和无功 变流器自行控制转矩和无功 主控控制转矩和无功
二、HR1.5MW双馈变流器技改方案
软件功能完善
具备低电压穿越功能； 具备电网电压不平衡下 的控制功能； 具备示波器、录波仪、 本地控制等软件功能； 完善保护体系，配合硬 件系统完成机组保护
18 100A@TC=80℃）
220uF/1100V
9
二、HR1.5MW双馈变流器技改方案
机网侧功率单元优化
小型部件化设计 网侧功率单元、机侧功率单元、
控制单元、Crowbar单元、Chopper 单元，按照功能分开，故障更换时 可单独更换，降低维护难度； 高可靠性设计
功率单元仅含驱动部分，采用 光纤传输与控制单元分开，强弱电 分离，可靠性高。
一、HR1.5MW双馈变流器介绍
PM3000变流器基本情况
无Chopper电路，不能有效 保护直流侧，易发生过压击 穿危险； 线路板和功率模块集成故 障率高，容易造成炸机或者 故障。 结构设计不合理，可维护 性太差 电网适应性差
一、HR1.5MW双馈变流器介绍
小结
名称 PM1000 国通一代 国通二代 PM3000W PM3000S
特征
被动式Crowbar电路，无Chopper电路，无低穿功能，控制单 元、功率组件集成。 部分有低穿功能，故障率较高，功率单元易损坏，控制单元、 功率组件集成，更换复杂 部分有低穿功能，故障率较高，功率单元易损坏，控制单元、 功率组件集成。 被动式Crowbar电路，Chopper电路，部分有低穿功能，控制 单元、功率组件集成，更换复杂 被动式Crowbar电路，无Chopper电路，无低穿功能，控制单 元、功率组件集成。
二、HR1.5MW双馈变流器技改方案
总体技术方案
机网侧功率单元优化 控制电路板优化 增加低穿硬件模块 软件功能完善
二、HR1.5MW双馈变流器技改方案
机网侧功率单元优化
对功率单元进行重新设计，采用Busbar母排，提高可靠性； 采用大容量IGBT，提高安全余量； 配备缓冲吸收回路，降低过压击穿风险； 软件、硬件三重化保护措施，全面提高极端工况下的保护能力； 优化接地措施，提高可靠性。
双馈 发电机
卸荷
二、HR1.5MW双馈变流器技改方案
低电压穿越功能完善
软件上采用我司所研制控 制算法； 快速检测电网电压波动， 根据跌落暂态大小控制 Crowbar IGBT的触发 分阶段无功、有功控制；
低电压阈值高 低电压阈值低
电网线电压有效值 低电压穿越信号
Crowbar IGBT状态 Crowbar触发信号
一、HR1.5MW双馈变流器介绍
国通变流器基本情况
国通1代和2代： 功率单元余量小，网侧300A， 机侧600A，过热和损坏风险高 母线电容容量偏小，470uF电 容存在质量问题 线路板和功率模块集成故障率 高，容易造成炸机或者故障。 软件功能不完善，保护功能欠 缺。 改造时走线混乱，强弱电信号 未分开
二、HR1.5MW双馈变流器技改方案
控制单元优化
控制单元集成，采用光纤技 术和功率单元连接，提高可靠 性； 强弱电隔离，和功率单元分 体设计，维护方便且维护量小； 大容量数据存储功能，能保 存故障前后数据以及波形；
二、HR1.5MW双馈变流器技改方案
低电压穿越功能完善
交流侧采用IGBT型Active Crowbar电路，可保护转子 侧变流器不受暂态冲击电 流的影响； 直流侧配备卸荷单元，可 在暂态过程中维持直流侧 电压稳定；
HR1.5MW双馈变流器 优化方案与实施案例
主要内容
1 1 HR双馈变流器介绍
2 HR变流器技改方案
3 HR变流器技改案例分析
一、HR1.5MW双馈变流器介绍
HR变流器产品系列
PM1000 国通一代 国通二代 PM3000W PM3000S
一、HR1.5MW双馈变流器介绍
HR变流器故障汇总
名称 网侧IGBT
机侧IGBT 直流电容
改造后规格/参数 FF600R17ME4 （ 1700V ， 600A@TC=100℃，600A@ TC=25℃）
FF1000R17KE3 （ 1700V ， 1000A@TC=80℃） 420uF/1100V
数量 3
6 24
改造前
数量
FF450R17ME4 （ 1700V ， 450A@TC=100 ℃ ， 600A@ 3 TC=25℃ FS100R17KE3 （ 1700V ，