金風1.5兆瓦機組變流部分培訓課件【優(yōu)質教育】

1、金風1.5MW機組變流器介紹 （freqcon系統(tǒng),1,全面分析,主要內容： 一、1.5MW機組freqcon變流系統(tǒng)的主拓撲結構 二、freqcon變流系統(tǒng) 三、freqcon變流系統(tǒng)各元器件介紹 四、預充電回路 五、freqcon變流系統(tǒng)的冷卻,2,全面分析,該變流器采用了不可控整流方式把發(fā)電機發(fā)出的電整流為直流電，通過網(wǎng)側逆變IGBT模塊把直流電變成工頻交流電并入電網(wǎng)。其控制方式為集中式控制。 變流器的控制器集中的控制每個IGBT功率模塊工作，并檢測每個IGBT功率模塊的工作狀態(tài),一、freqcon變流系統(tǒng)主拓撲結構,3,全面分析,freqcon變流器系統(tǒng)原理圖,4,全面分析,Freqc

2、on變流器主要元器件與電路拓撲對照圖,5,全面分析,基本原理結構,6,全面分析,變流系統(tǒng)按照永磁同步風力發(fā)電機的特點專門設計，與六相永磁同步發(fā)電機具有很好的適應性，即通過六相不可控整流，有效減少或抑制了電機側的諧波轉矩脈動，同時對電機繞組幾乎沒有du/dt的影響。另外，從上圖可看出，變流裝置主回路采用多重化并聯(lián)技術，提高了系統(tǒng)容量（小容量功率器件可用在大容量系統(tǒng)中）、減少了輸出電流諧波。中間斬波升壓是三重斬波升壓，起到了穩(wěn)壓和升壓作用，適應了風機的最大風能捕獲策略，即把變動的發(fā)電機輸出電壓，與整流回路一起最終穩(wěn)定在DC-Link電壓設定值附近，使DC-Link電壓穩(wěn)定在逆變環(huán)節(jié)所需的直流電壓上

3、。DC/AC變換部分采用兩重逆變策略，通過采用先進的PWM脈寬調制技術，有效減少了輸出諧波（THD4%）、提高了系統(tǒng)容量。通過控制上的優(yōu)化，使電壓閃變指標在國際技術標準允許范圍之內。變流器主要采用10個IGBT單元2個二極管橋式整流單元3個框架開關1個變流控制板1個高電壓采集板組成。 金風MW級直驅永磁同步風力發(fā)電系統(tǒng)變流裝置是全功率變流系統(tǒng)，與各種電網(wǎng)的兼容性好，具有更寬范圍內的無功功率調節(jié)能力和對電網(wǎng)電壓的支撐能力。同時，變流系統(tǒng)先進的控制策略和特殊設計的制動單元使風機系統(tǒng)具有很好的低電壓穿越能力（LVRT Capability），以適應電網(wǎng)故障狀態(tài)，在一定時間內保持與電網(wǎng)的聯(lián)接和不脫網(wǎng)。

4、通過獨到的信號采集技術、接口技術等提高了變流裝置系統(tǒng)的電磁兼容性，如直流環(huán)節(jié)的均壓接地措施，有效減少了干擾,7,全面分析,二、freqcon變流系統(tǒng),8,全面分析,變流器信號走線,9,全面分析,10,全面分析,Freqcon變流器整體結構框圖,11,全面分析,freqcon變流系統(tǒng)的控制器,12,全面分析,變流板前后面板介紹,13,全面分析,變流板指示燈說明,14,全面分析,撥碼說明,15,全面分析,變流控制器的原理框圖,16,全面分析,三、各元器件介紹,17,全面分析,變壓器支架,620/400V自耦變壓器提供機組動力用電和控制用電?？側萘?0KVA，副邊22.4KVA 提供主控柜，變流柜用

5、電。17.5KVA提供機艙用電。 IGBT2冷卻風扇風冷系統(tǒng)循環(huán)動力,18,全面分析,制動電阻,制動電阻箱1組制動IGBT單元與制動電阻連接消耗母排上多余的電能和因特殊原因無法向電網(wǎng)正常輸送的電能，保證母排電壓始終在正常范圍內,19,全面分析,電抗器支架 網(wǎng)側空開風機的并網(wǎng)與脫網(wǎng)控制。過流、短路等保護功能。注意保護后復位按鈕彈出需回復。 電流互感器完成電流變送。變比：1/2000。原理：二次側短路的特殊變壓器，二次側相當于一個電壓源。 3組（六個）交流電抗器與網(wǎng)側電容、變壓器構成LCL濾波。 3個直流電抗器直流斬波升壓電抗器,20,全面分析,兩組發(fā)電機側整流單元 FRECON采用三相反并聯(lián)的二

6、極管整流，二極管具有單向導通性，利用兩套整流單元，將發(fā)電機發(fā)出的（電壓和頻率）不穩(wěn)定的交流電變換成直流電傳輸?shù)侥概派?21,全面分析,整流模塊原理圖,每只DIODE模塊包含三只半橋整流二極管，16只支撐電容、4只均壓電阻組成,22,全面分析,一) 6組逆變IGBT單元 6組逆變IGBT單元將經(jīng)過斬波升壓的直流電，轉換為與電網(wǎng)頻率、電壓相匹配的交流電，再經(jīng)過變壓器傳送到電網(wǎng)上。 (二) 3組斬波升壓IGBT單元 經(jīng)過整流后的直流電會隨著發(fā)電機轉速的變化而變化，利用斬波升壓電路減少逆變側的電流波動,保證網(wǎng)側逆變所需要的穩(wěn)定的直流電壓。 (三) 1組制動IGBT單元 1組制動IGBT單元與制動電阻連

7、接消耗母排上多余的電能和因特殊原因無法向電網(wǎng)正常輸送的電能，保證母排電壓始終在正常范圍內,IGBT單元,23,全面分析,IGBT模塊原理圖,每只IGBT模塊包含一個智能半橋模塊（半橋由串聯(lián)的兩個IGBT和與之反并聯(lián)的二極管組成，分別稱為上橋臂和下橋臂）、16只支撐電容、4只吸收電容、4只均壓電阻、1塊過壓保護板、直流端2只快熔組成,24,全面分析,放電電阻,放電電阻主要在變流器停機以后起作用，變流器停機后母排上殘留有部分電能，放電電阻可以將母排上殘留的電能消耗掉，保護電氣設備和人身安全，其主要目的是對母排上的電容進行放電,放電回路：一端接在正、負直流母排上，另端經(jīng)過接觸器接在PE排上,25,全

8、面分析,充電電阻,機組母排上連接有很多電容，預充電時網(wǎng)側電流很大，為了限制網(wǎng)側電流，防止網(wǎng)側電流擊穿電路中的電容器，所以在預充電回路上加上了充電電阻，充電電阻的主要作用是限流,充電回路：一端接在框架開關的下口，另一端端就在開關的上口。達到設置的電壓后斷開此回路，框架開關閉合,26,全面分析,變頻器（ABB,變頻器采用交流直流交流的方式，將恒壓恒頻的交流電通過整流電路轉換成直流電，然后再經(jīng)過逆變電路將直流變化成可以調節(jié)頻率的交流電，其主要作用是根據(jù)電流的大小調節(jié)風扇電機的轉速，其主要原理是利用 N=60F/P 公式,N=電機轉速、F=頻率、P=磁極對數(shù)，通過改變交流電頻率的大小增大或減小電機轉速

9、,27,全面分析,高壓I/O板,高壓I/O板是用來連接高壓I/O信號，主要作用是接收電流互感器信號，發(fā)出預充電啟動、主控開啟動及其反饋信號，直流母排電壓監(jiān)測，整流母排電壓監(jiān)測，將監(jiān)測出來的I/0信號通過插針端子DSUB電纜傳送給變流器控制板,25芯線,高壓I/O板,28,全面分析,變流器控制板 變流器控制板主要功能是實現(xiàn)變流器的控制與監(jiān)測。 控制方面包括 預充電控制 逆變單元控制 制動單元控制 斬波升壓單元控制 監(jiān)控方面： 電壓測量 電流測量 頻率測量 有功測量 無功測量 故障及其它信號顯示,29,全面分析,四、預充電回路,注：啟動前先進行充電，充電時間由充電電壓決定,在閉合主斷路器之前，需要給直流母排進行預充電，因為直流母排上帶有大容量電容器，若不預充電，則在閉合主