风电变流器培训课件

1 风电变流器的主要生产厂家 Nhomakorabea1 风电变流器的主要生产厂家
1 风电变流器的主要生产厂家
2 变流器的介绍
变流器是风电机组中的重要组成部分，其主要作 用为在叶轮转速变化情况下，控制风电机组输出端 电压与电网电压保持幅值和频率一致，达到变速恒 频的目的，并且配合主控完成对风电机组功率的控 制，且保证并网电能满足电能质量的要求。当电网 电压发生故障时，在主控和变桨的配合下，在一定 的时间内保持风电机组与电网连接，并根据电网故 障的类型提供无功功率，支撑电网电压恢复。
2.1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 。
2.2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。
双馈型变流器拓扑图
网侧入口 电流测量
690V 电网
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
预充电：电网侧变流器启动时，先闭合预充电回路
网侧入口 电流测量
定子 DFIG
转子
S1 双馈电 机转子
转子
转子
变流器 电流测量
Crowbar
滤波器
网侧LC滤波单元与箱式变压器漏感构成LCL拓扑结构，有效 地滤除高次谐波，降低变流器对电网的高次谐波污染。
机侧通过由LCR所组成的du/dt网络，有效降低发电机终端的 电压尖峰，减少对发电机绝缘的损坏，提高发电机使用寿命。
双馈型风电机组能量流向
上图中，no代表同步速。n代表当前转速。当n>no时， 双馈发电机工作在超同步状态，此时双馈发电机吸收机械 能，转换的电能Pm一部分Ps通过定子输送至电网，一部分 Pr通过转子输送至变流器，由变流器经过频率幅值变换后 输送至电网；Pm=Ps+Pr；
当n<no时，双馈发电机工作在亚同步状态，此时双馈 发电机通过轴上吸收机械能，转子侧吸收电能，二者能量 之和转换为电能，输送至电网。Pm=Ps-Pr；
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
4、电励磁单元（电励磁机组）
平波电抗器
NPR 2
MPR 2
Du/dt 接触器 2
熔断器
G2
S2
断路器
MPR 1 S1
Chopper
Du/dt
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
双馈型变流器控制原理
由交流异步发电机的原理可得下面关系式：
f1
fr
fs
np 60
fs
其中f1为定子电流频率，n为转速，p为电机极对 数，fs为转子励磁电流频率，由该公式可知，当发 电机 转速变化时，若控制转子供电频率fs相应变化 ，可使f1保持不变，与电网电压保持一致，这就是 交流励磁发电机变速恒频运行的基本原理。
690V 电网
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
当直流侧电压达到设定值时切出预充电回路，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。
1 风电变流器的主要生产厂家
特点： 一、融入众多永 磁发电机的概念； 二、可轻松实现 功率因数的控制； 三、模块化水冷 功率模块；
1 风电变流器的主要生产厂家
特点： 一、高效率； 二、高功率密度； 三、无功功率补偿； 四、集成式数据记录 器；
1 风电变流器的主要生产厂家
特点： 一、采用矢量控制技术， 实现有功、无功的解耦控 制； 二、功率模块易于维护， 替换性强； 三、掌握变流器核心技术， 根本上解决问题；
风电变流器培训
目录
• 1 风电变流器的主要生产厂家 • 2 风电变流器的介绍 • 3 变流器结构
1 风电变流器的主要生产厂家
1 风电变流器的主要生产厂家
特点： 一、采用直接转矩控制 （DTC）； 二、三相半桥模块化设 计； 三：全封闭紧凑型设计；
1 风电变流器的主要生产厂家
特点： 一、低压系列采用相桥模 块化设计； 二、产品成熟； 三；产品设计较ABB较低；
网侧入口 电流测量
690V 电网
框架断路器
定子 电流测量
并网接触器
网侧电压 测量
定子电压 测量
DFIG
滤波器
主控690V 400V控制电源 供电
预充电电阻
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
当电网侧变流器建立起稳定的直流母线电压后，且发 电机转速在运行范围内，电机侧变流器调试运行，为发电机 转子提供交变励磁电流，控制发电机定子并网，并网后功率 （无功）控制。
亚同步运行
电网
转子
网侧变流器
超同步运行
机侧变流器
艾默生1.5MW
2.3全功率型变流器
同双馈型变流器一样，全功率变流器采用AC/DC/AC 的电压源型拓扑结构。与双馈变流器通过控制发电机转 子间接控制定子相比，全功率变流器直接将发电机定子 输出的电能经过变流器馈入电网，且仅有定子回路一条 功率通道（双馈型机组发电机转子及定子均可发电）。
由变流器向发电机转子提供励磁电流，定子侧感应出交 流电压，当定子电压与电网电压一致时，闭合并网开关，机 组并网运行，开始功率调节和最大功率跟踪。
网侧入口 电流测量
690V 电网
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