Freqcon-變流器介紹課件

國(guó)產(chǎn)Freqcon變流培訓(xùn)課件金風(fēng)科技培訓(xùn)中心2012年2月

國(guó)產(chǎn)Freqcon變流培訓(xùn)課件金風(fēng)科技培訓(xùn)中心201課程大綱一Freqcon變流器簡(jiǎn)介

1.1變流器概述1.2變流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

二Freqcon變流主電路功能和設(shè)計(jì)2.1變流器主回路拓?fù)?.2變流器主回路參數(shù)設(shè)計(jì)2.3變流器主回路控制器設(shè)計(jì)

三Freqcon變流邏輯功能和保護(hù)3.1變流器啟動(dòng)邏輯、故障停機(jī)邏輯3.2變流器故障保護(hù)課程大綱一Freqcon變流器簡(jiǎn)介一Freqcon變流器簡(jiǎn)介1.1變流器概述Freqcon系統(tǒng)的原型是金風(fēng)公司于2005年從德國(guó)Vensys公司引進(jìn)的1.2MW風(fēng)力機(jī)組中的電控系統(tǒng)，2006年金風(fēng)在新疆達(dá)坂城風(fēng)電場(chǎng)安裝了3臺(tái)1.5MW的這種設(shè)計(jì)的機(jī)組，這可以說(shuō)是金風(fēng)最早的1.5MW風(fēng)機(jī)電控原型。因?yàn)樵撓到y(tǒng)是設(shè)計(jì)公司Vensys在一家名為FreqconGmbH的電控公司開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的，而當(dāng)時(shí)的圖紙和機(jī)組都采用了Freqcon這個(gè)名字，所以，2008年國(guó)產(chǎn)化項(xiàng)目組在原有設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)、選型改造等技術(shù)工作，有了今年批量生產(chǎn)的機(jī)組，而名稱也就沿用了下來(lái)。整個(gè)電控系統(tǒng)包括塔架下面的變流器和主控系統(tǒng)；機(jī)艙里面的控制柜、發(fā)電機(jī)開(kāi)關(guān)柜，及各種傳感器設(shè)備；輪轂的變槳控制系統(tǒng)。

主要介紹國(guó)產(chǎn)Freqcon變流器這一部分，也就是包含了塔架下面的全部以及發(fā)電機(jī)開(kāi)關(guān)柜。一Freqcon變流器簡(jiǎn)介1.1變流器概述Freqcon變流器是以——被動(dòng)整流＋斬波升壓＋PWM逆變器為拓?fù)涞娜β首兞髌骰緟?shù)：額定功率——1500kW,額定視在功率——1580kW

適合接入電網(wǎng)——50/60Hz620VAC(+/-10%)標(biāo)準(zhǔn)功率因數(shù)——1.0，無(wú)功功率范圍-0.95~+0.95（-500~+500Kvar）

長(zhǎng)時(shí)運(yùn)行無(wú)功功率范圍-0.995~+0.995（-150~+150Kvar）運(yùn)行溫度(外界環(huán)境)——-30~50

風(fēng)冷散熱方式PLC控制ProfibusDP/光纖通信Freqcon變流器是以——被動(dòng)整1.2變流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.2變流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)各部分簡(jiǎn)介變壓器支架

620/400V自耦變壓器——提供機(jī)組動(dòng)力用電和控制用電?？?cè)萘?0KVA，副邊22.4KVA提供主控柜，變流柜用電。17.5KVA提供機(jī)艙用電。IGBT2冷卻風(fēng)扇——風(fēng)冷系統(tǒng)循環(huán)動(dòng)力風(fēng)機(jī)內(nèi)部干式變壓器IGBT2冷卻風(fēng)扇各部分簡(jiǎn)介風(fēng)機(jī)內(nèi)部干式變壓器IGBT2冷卻風(fēng)扇制動(dòng)電阻制動(dòng)電阻箱——消耗直流母線上過(guò)高的能量。網(wǎng)側(cè)故障后的能量消耗，低電壓穿越。低電壓穿越：1500KW*0.625s制動(dòng)電阻制動(dòng)電阻箱——消耗直流母線上過(guò)高的能量。電抗器支架

網(wǎng)側(cè)空開(kāi)——風(fēng)機(jī)的并網(wǎng)與脫網(wǎng)控制。過(guò)流、短路等保護(hù)功能。注意保護(hù)后復(fù)位按鈕彈出需回復(fù)。電流互感器——完成電流變送。變比：1/2000。原理：二次側(cè)短路的特殊變壓器，二次側(cè)相當(dāng)于一個(gè)電壓源。3組（六個(gè)）交流電抗器——與網(wǎng)側(cè)電容、變壓器構(gòu)成LCL濾波。3個(gè)直流電抗器——直流斬波升壓電抗器。電抗器支架變流柜變流柜由低壓配電柜、主控柜、IGBT柜1、IGBT柜2、電容柜5部分組成。變流柜IGBT模塊圖

每只IGBT模塊包含一個(gè)智能半橋模塊（半橋由串聯(lián)的兩個(gè)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(guò)壓保護(hù)板、直流端2只快熔組成。IGBT模塊圖變流控制器及信號(hào)走線：變流控制器及信號(hào)走線：二Freqcon變流主電路功能和設(shè)計(jì)2.1變流器主回路拓?fù)?/p>

Freqcon變流器主電路二Freqcon變流主電路功能和設(shè)計(jì)2.1變流器Freqcon變流器主要元器件與電路拓?fù)鋵?duì)照?qǐng)DFreqcon變流器主要元器件與電路拓?fù)鋵?duì)照?qǐng)D主回路拓?fù)涔δ蹻reqcon變流器采用二極管整流+BOOSTDC/DC變換+逆變的AC-DC-AC電力變換形式。整個(gè)電路可分為兩個(gè)部分：整流和逆變。通過(guò)二極管整流將發(fā)電機(jī)發(fā)出的不穩(wěn)定的交流電（1.5MW電機(jī)轉(zhuǎn)速0～17.3rpm，電機(jī)電壓0～720Vac,電壓頻率0～12.7Hz）變換成直流電；再通過(guò)逆變單元，把直流電逆變成與電網(wǎng)電壓、頻率、相位相匹配的交流電送入電網(wǎng)逆。下面分別簡(jiǎn)單介紹主電路各部分的功能：1電機(jī)側(cè)功率補(bǔ)償電容由于Freqcon變流器采用被動(dòng)整流模塊，對(duì)于發(fā)電機(jī)而言變流器系統(tǒng)可以近似為一個(gè)RCD非線性負(fù)載。電機(jī)側(cè)補(bǔ)償電容的功能是為了提高對(duì)非線性負(fù)載虛功的補(bǔ)償，從而使發(fā)電機(jī)端功率因數(shù)近似為1（即發(fā)電機(jī)電壓與電流同相位），從而提高系統(tǒng)利用率。2二極管整流Freqcon采用兩套三相全橋不可控整流方式，將發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓和頻率不穩(wěn)定的交流電變換成直流電，與全橋并聯(lián)的電容起到平波的作用。由于采用的是二極管整流，能量無(wú)法雙向流動(dòng)，因此Freqcon變流器不能實(shí)現(xiàn)電機(jī)的反向拖動(dòng)。二極管整流后電壓與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速及功率有關(guān)。主回路拓?fù)涔δ?/p>

3斬波升壓風(fēng)電系統(tǒng)中，變流器發(fā)電機(jī)側(cè)電路的主要功能是從發(fā)電機(jī)最大可能的拉取功率，注入直流母線。這里涉及的控制問(wèn)題主要有兩個(gè)：控制升壓電流為給定直流量，以保證發(fā)電機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性；設(shè)定Boost電流參考，保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作在最大功率點(diǎn)附近（或按照設(shè)定功率曲線運(yùn)行）。在我們的系統(tǒng)中，設(shè)定Boost電流參考，保證系統(tǒng)工作按照設(shè)定功率曲線運(yùn)行的功能由主控GH策略完成。主控根據(jù)GH策略計(jì)算得到的發(fā)電機(jī)所需扭矩×發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速/二極管整流后電壓，即得到Boost電流設(shè)定，并通過(guò)通訊電纜將設(shè)定指令傳遞給變流器?？刂粕龎弘娏鳛榻o定直流量，保證發(fā)電機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性則由這里的斬波升壓電路實(shí)現(xiàn)。Freqcon變流器采用了boost直流升壓斬波電路，斬波升壓輸出側(cè)直接與網(wǎng)側(cè)逆變直流側(cè)相連，并聯(lián)三重?cái)夭?載波相位相差120°)方式減小了發(fā)電機(jī)側(cè)和逆變側(cè)的電流波動(dòng)。

斬波升壓三支IGBT模塊（IGBT1～I(xiàn)GBT3），只有下橋臂和上橋臂反并聯(lián)的二極管起作用。3斬波升壓并聯(lián)的支撐電容（實(shí)際中分散在各個(gè)模塊內(nèi)部）中點(diǎn)與“地”相連，將直流母線電壓分成+/-600Vdc，構(gòu)成了三相四線制逆變器拓?fù)潆娐返闹行渣c(diǎn)。

4制動(dòng)單元正常運(yùn)行時(shí)，當(dāng)變流器檢測(cè)到直流母線電壓過(guò)高（超過(guò)+/-610Vdc），制動(dòng)單元工作，通過(guò)制動(dòng)電阻（與IGBT4模塊上橋臂并聯(lián)，上橋臂不作用）、IGBT4模塊下橋臂，釋放直流母線上過(guò)多的能量，維持母線電壓。

變流器檢測(cè)到低電網(wǎng)電壓低于額定電壓90%時(shí)，向主控發(fā)送低電壓穿越標(biāo)志位，進(jìn)入低電壓穿越狀態(tài)；若變流未給出低電壓穿越標(biāo)志位（未檢測(cè)到電網(wǎng)電壓跌落），主控會(huì)報(bào)電網(wǎng)電壓低故障。

線電壓跌落幅值(p.u.)電壓跌落持續(xù)時(shí)間(ms)0.9020000.7517050.5012140.359200.20625并聯(lián)的支撐電容（實(shí)際中分散在各個(gè)模塊內(nèi)部）中點(diǎn)與永磁同步發(fā)電機(jī)電機(jī)側(cè)斷路器整流器直流支撐電容制動(dòng)電阻逆變器升壓變壓器低壓側(cè)斷路器或隔離開(kāi)關(guān)升壓變壓器升壓變壓器高壓側(cè)斷路器風(fēng)機(jī)輔助電源風(fēng)電場(chǎng)電網(wǎng)葉輪系統(tǒng)故障電壓降低葉輪轉(zhuǎn)速不變整流器，傳動(dòng)系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)不變電磁扭矩=機(jī)械扭矩輸入功率Pgen>輸出功率Pgrid直流電容電壓抬高Pgrid，QgridPgen直流電容左側(cè)處于正常運(yùn)行方式制動(dòng)單元工作；制動(dòng)電阻放點(diǎn)Pgen=Pgrid+PresistorQgrid：無(wú)功電流，支持電網(wǎng)電壓恢復(fù)網(wǎng)側(cè)控制短路電流恒定直流電容電壓恢復(fù)正常Pgen=Pgrid+Presistor故障消失電壓正常直流電容右側(cè)恢復(fù)到正常運(yùn)行方式低電壓穿越過(guò)程結(jié)束Presistor永磁同步發(fā)電機(jī)電機(jī)側(cè)斷路器整流器直流支撐電容制動(dòng)電阻逆變器升5放電回路放電回路是在變流器停機(jī)后將母線上殘留的能量通過(guò)放電電阻消耗掉，保護(hù)機(jī)械設(shè)備和人身安全。其本質(zhì)是給母線上的電容放電，放電回路在變流器運(yùn)行期間不起作用。

6網(wǎng)側(cè)逆變變流器網(wǎng)側(cè)電路的主要功能是穩(wěn)定直流母線電壓在設(shè)定工作點(diǎn)，同時(shí)向電網(wǎng)輸送電能。逆變單元是三相全橋有源逆變，將直流電轉(zhuǎn)變成頻率為50Hz電壓為620V，相位與電網(wǎng)同相位的穩(wěn)定的交流電，再經(jīng)過(guò)變壓器與電網(wǎng)相連。網(wǎng)側(cè)六支IGBT模塊構(gòu)成三相，每相兩支通過(guò)網(wǎng)側(cè)電抗器相連。同相兩支IGBT模塊載波信號(hào)有180°的相差，用以減少匯入電網(wǎng)的諧波電流。

7預(yù)充電回路在閉合網(wǎng)側(cè)空開(kāi)之前，需要給直流母排進(jìn)行預(yù)充電，因?yàn)橹绷髂概派蠋в写笕萘侩娙萜?，若不預(yù)充電，則在閉合網(wǎng)側(cè)空開(kāi)時(shí)會(huì)對(duì)變流系統(tǒng)及電網(wǎng)造成很大的電流沖擊。預(yù)充電時(shí)，預(yù)充電繼電器動(dòng)作預(yù)充電回路閉合。網(wǎng)側(cè)620Vac通過(guò)限流電阻、網(wǎng)側(cè)電抗、網(wǎng)側(cè)逆變單元來(lái)給直流母線充電。在此過(guò)程中，與網(wǎng)側(cè)IGBT反并聯(lián)的二極管起到整流二極管的作用。在母線電壓達(dá)到+/-420Vac,網(wǎng)側(cè)主空開(kāi)閉合預(yù)充電完成。

5放電回路2.2變流器主回路參數(shù)設(shè)計(jì)1電機(jī)側(cè)補(bǔ)償電容參數(shù)由于Freqcon1.5MW變流器電機(jī)側(cè)采用被動(dòng)整流模式，電機(jī)側(cè)補(bǔ)償電容的作用是為了補(bǔ)償非線性負(fù)載消耗的虛功，提高發(fā)電機(jī)輸出功率因數(shù)。目前Freqcon1.5MW變流器采用的補(bǔ)償電容配置在整個(gè)運(yùn)行功率段是固定不變的，其參數(shù)的設(shè)計(jì)很難嚴(yán)格計(jì)算得到，而是通過(guò)系統(tǒng)仿真獲得的。這里對(duì)電機(jī)側(cè)補(bǔ)償電容的配置需要注意的是，補(bǔ)償電容的容量并不是越大越好。如果選擇過(guò)大的補(bǔ)償電容配置，會(huì)造成發(fā)電機(jī)端電壓過(guò)高，從而造成整流后電壓高于直流母線電壓，Boost電流實(shí)際不可控的情況，影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。2直流母線電容參數(shù)直流母線電容為系統(tǒng)提供必要的惰性環(huán)節(jié)，以保證母線電壓的穩(wěn)定，為Boost電流和并網(wǎng)電流的控制提供基礎(chǔ)。直流母線電容參數(shù)的選擇則是要在系統(tǒng)足夠惰性，保證穩(wěn)定運(yùn)行，與系統(tǒng)成本之間進(jìn)行折中。2.2變流器主回路參數(shù)設(shè)計(jì)3母線電壓選擇直流母線電壓的選擇受到系統(tǒng)并網(wǎng)拓?fù)湫问?、并網(wǎng)阻抗、并網(wǎng)虛功與實(shí)功電流等級(jí)，以及網(wǎng)側(cè)電壓等級(jí)的約束。具體條件如下圖所示。要求是3母線電壓選擇4LCL并網(wǎng)濾波器參數(shù)傳統(tǒng)的并網(wǎng)電流濾波器多數(shù)采用單電感形式，隨著并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的提高，如果要滿足對(duì)并網(wǎng)電流紋波的要求，則必須采用更大的濾波電感，這就造成濾波器體積以及發(fā)熱量的增加，同時(shí)影響系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)相應(yīng)速度，降低直流母線電壓的利用率。采用LCL濾波器的目的就在于通過(guò)高階濾波器的作用，更大程度的濾除開(kāi)關(guān)頻率紋波，同時(shí)不必采用太大的電感。4LCL并網(wǎng)濾波器參數(shù)2.3變流器主回路控制器設(shè)計(jì)Boost電流控制：

風(fēng)電系統(tǒng)中，變流器發(fā)電機(jī)側(cè)電路的主要功能是從發(fā)電機(jī)最大可能的拉取功率，注入直流母線。這里涉及的控制問(wèn)題主要有兩個(gè)：控制升壓電流為給定直流量，以保證發(fā)電機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性；設(shè)定Boost電流參考，保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作在最大功率點(diǎn)附近（或按照設(shè)定功率曲線運(yùn)行）；在我們的系統(tǒng)中，設(shè)定Boost電流參考，保證系統(tǒng)工作按照設(shè)定功率曲線運(yùn)行的功能由主控GH策略完成。主控根據(jù)GH策略計(jì)算得到的發(fā)電機(jī)功率設(shè)定，除以變流器整流電壓，即得到Boost電流設(shè)定，PLC并通過(guò)通訊將設(shè)定指令傳遞給變流器控制器，這里不予贅述。

發(fā)電機(jī)輸出經(jīng)不可控整流后，經(jīng)過(guò)Boost升壓電路注入直流母線電容，此處的控制目標(biāo)是將電感電流控制為給定直流量。2.3變流器主回路控制器設(shè)計(jì)網(wǎng)側(cè)逆變器控制：變流器網(wǎng)側(cè)電路的主要功能是穩(wěn)定直流母線電壓在設(shè)定工作點(diǎn)，同時(shí)向電網(wǎng)輸送電能，還包括對(duì)電網(wǎng)故障的偵測(cè)以及電網(wǎng)故障狀態(tài)下的運(yùn)行策略。這里涉及的控制問(wèn)題主要有：直流母線電壓穩(wěn)定在設(shè)定工作點(diǎn)，給定并網(wǎng)電流設(shè)定；控制并網(wǎng)電流為給定交流量，保證與電網(wǎng)電壓的同步，以及電流波形的質(zhì)量。Freqcon1.5MW變流器目前所使用的數(shù)字變流板，對(duì)并網(wǎng)電流的控制回路還存在電網(wǎng)電壓的前饋控制。增加前饋控制回路后新的平均電流模型與電網(wǎng)電壓無(wú)關(guān)，從而消除了電網(wǎng)電壓擾動(dòng)對(duì)并網(wǎng)電流控制的干擾。

前饋反饋控制的原理：前饋控制又稱擾動(dòng)補(bǔ)償，它與反饋調(diào)節(jié)原理完全不同，是按照引起被調(diào)參數(shù)變化的干擾大小進(jìn)行調(diào)節(jié)的。在這種調(diào)節(jié)系統(tǒng)中要直接測(cè)量負(fù)載干擾量的變化，當(dāng)干擾剛剛出現(xiàn)并能被測(cè)出時(shí)，調(diào)節(jié)器就能發(fā)出調(diào)節(jié)信號(hào)使調(diào)節(jié)量作相應(yīng)的變化，使兩者在被調(diào)量發(fā)生偏差之前抵消。因此，前饋調(diào)節(jié)對(duì)干擾的克服比反饋調(diào)節(jié)及時(shí)。網(wǎng)側(cè)逆變器控制：鎖相：通過(guò)對(duì)三相電網(wǎng)電壓信號(hào)的檢測(cè)，獲得電網(wǎng)電壓頻率和相位信息，產(chǎn)生與電網(wǎng)電壓同相位的正弦波信號(hào)，作為并網(wǎng)電流控制的基準(zhǔn)。目前Freqcon1.5MW變流器采用的數(shù)字變流板鎖相回路，包含信號(hào)源、鑒相器、信號(hào)發(fā)生器、反饋電路等幾個(gè)部分。電路信號(hào)源為網(wǎng)側(cè)電壓信號(hào)，由電子開(kāi)關(guān)S1和信號(hào)源組成鑒相器。鑒相信號(hào)作為信號(hào)反饋電路的輸入信號(hào)，反饋電路的輸出對(duì)正弦信號(hào)發(fā)生器進(jìn)行校正，從而使信號(hào)發(fā)生器發(fā)生信號(hào)與信號(hào)源形成了相位及頻率關(guān)系恒定的鎖相信號(hào)SIN。鎖相控制器對(duì)電網(wǎng)三相電壓采樣信號(hào)處理后，得到三個(gè)相位差120度的鎖相環(huán)信號(hào)SIN1/SIN2/SIN3，利用這三個(gè)正弦信號(hào)，通過(guò)三角函數(shù)運(yùn)算即可得到三個(gè)移相90度的余弦信號(hào)COS1/COS2/COS3，這6個(gè)信號(hào)將作為逆變電流的參考波形使用。鎖相：直流母線電壓控制Freqcon1.5MW變流器中，網(wǎng)側(cè)逆變器的控制目標(biāo)不僅包含對(duì)并網(wǎng)電流波形的控制，還包含對(duì)直流母線電壓的控制。正負(fù)母線電壓差的控制Freqcon1.5MW變流器網(wǎng)側(cè)采用三相四線架構(gòu)逆變器，因此不僅需要控制直流母線電壓穩(wěn)定在設(shè)定值，還需要控制正負(fù)母線電壓差，保持正負(fù)母線電壓的平衡。并網(wǎng)虛實(shí)功的控制通常情況下，變流器并網(wǎng)無(wú)功設(shè)定為零，但是在某些情況下（例如，低電壓穿越）系統(tǒng)要求提供一定的并網(wǎng)無(wú)功電流，這就需要給定一個(gè)無(wú)功電流的設(shè)定參考。對(duì)于Freqcon1.5MW變流器，上述無(wú)功電流的參考設(shè)定是由主控PLC給定的。主控對(duì)于并網(wǎng)無(wú)功電流參考的控制器為一個(gè)簡(jiǎn)單的積分環(huán)控制。綜上，我們可以看到并網(wǎng)電流的設(shè)定由三部分疊加組成：由直流母線電壓控制器產(chǎn)生的并有實(shí)功電流設(shè)定；正負(fù)母線電壓差控制器產(chǎn)生的并網(wǎng)電流直流設(shè)定；由并網(wǎng)無(wú)功控制器產(chǎn)生的并網(wǎng)無(wú)功電流設(shè)定。

直流母線電壓控制三Freqcon變流邏輯功能和保護(hù)3.1變流器啟動(dòng)邏輯、故障停機(jī)邏輯

變流器啟動(dòng)邏輯三Freqcon變流邏輯功能和保護(hù)3.1變流Freqcon-變流器介紹課件主控發(fā)出Converter_on信號(hào)后，直流母線放電電阻斷開(kāi)，預(yù)充電電阻閉合，變流器開(kāi)始預(yù)充電過(guò)程。正負(fù)母線電壓高于420V后，網(wǎng)側(cè)斷路器閉合（網(wǎng)側(cè)斷路器閉合后，預(yù)充電電阻被短接，直流母線會(huì)進(jìn)一步上升），預(yù)充電過(guò)程完成，變流器返回Converter_ready信號(hào)給主控。當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到并網(wǎng)轉(zhuǎn)速后，主控發(fā)出Converter_enable信號(hào)，變流器開(kāi)始調(diào)制運(yùn)行。這里需要強(qiáng)調(diào)的是，預(yù)充電過(guò)程會(huì)進(jìn)行計(jì)時(shí)，在設(shè)定時(shí)間內(nèi)母線電壓未上升到設(shè)定點(diǎn)，則表明預(yù)充電失敗，變流器反饋錯(cuò)誤信號(hào)給主控。預(yù)充電超時(shí)保護(hù)的設(shè)置是為了對(duì)系統(tǒng)接線錯(cuò)誤和某些電網(wǎng)故障進(jìn)行保護(hù)，避免上述情況下造成系統(tǒng)損傷。主控發(fā)出Converter_on信正常停機(jī)邏輯正常停機(jī)邏輯故障停機(jī)邏輯故障停機(jī)邏輯這里需要注意的是：

變流器在正常停機(jī)情況下僅停止IGBT調(diào)制，而并不會(huì)斷開(kāi)網(wǎng)側(cè)（和電機(jī)側(cè)）斷路器和預(yù)充電電阻。這樣的設(shè)置是由于框架斷路器的動(dòng)作次數(shù)有壽命限制，在由于風(fēng)速降低等原因造成的變流器正常停機(jī)時(shí)應(yīng)避免斷路器的動(dòng)作造成器件壽命縮短。而在故障情況下，則需要斷開(kāi)電機(jī)側(cè)和網(wǎng)側(cè)斷路器，同時(shí)斷開(kāi)預(yù)充電電阻，放電電阻閉合，以隔離系統(tǒng)各部分，盡快泄放母線電壓，起到對(duì)系統(tǒng)的保護(hù)作用。變流器采樣包括以下三類：1控制量的采樣：包括電網(wǎng)電壓、IGBT電流、并網(wǎng)電流、正負(fù)直流母線電壓、整流電壓。其中電網(wǎng)電壓、IGBT電流、正負(fù)直流母線電壓、整流電壓用于變流板控制和本地監(jiān)控，并網(wǎng)電流會(huì)送到主控，用于系統(tǒng)監(jiān)控和并網(wǎng)虛功控制；2溫度采樣：包括IGBT溫度、電抗器溫度、IGBT柜和電容柜柜內(nèi)溫度。主要用于對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行溫度的監(jiān)控；3邏輯量采樣：包括系統(tǒng)斷路器和繼電器的反饋、風(fēng)扇反饋等，用于監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)；

這里需要注意的是：3.2變流器故障保護(hù)Freqcon1.5MW變流器的故障保護(hù)可以分為兩類，

變流板本地進(jìn)行的保護(hù)和主控進(jìn)行的保護(hù)：1變流板對(duì)本地快速信號(hào)進(jìn)行保護(hù)，包括IGBT故障、IGBT過(guò)流、母線過(guò)壓/欠壓保護(hù)等，上述故障發(fā)生時(shí)變流器閉鎖IGBT調(diào)制信號(hào)，同時(shí)發(fā)送變流器故障信號(hào)給主控。2主控則主要進(jìn)行慢速信號(hào)的保護(hù)，包括溫度保護(hù)（包括IGBT溫度和電抗器溫度）、并網(wǎng)虛/實(shí)功超限故障，以及散熱風(fēng)扇運(yùn)行故障監(jiān)控等。上述的區(qū)分主要是基于時(shí)間性的劃分：對(duì)于電流、電壓等快速變化的信號(hào)在本地由變流板進(jìn)行保護(hù)（模擬變流板的采樣是實(shí)時(shí)的，不會(huì)由于采樣周期的問(wèn)題早上上述故障的擴(kuò)大），而對(duì)于溫度等變化速度較慢的信號(hào)，則由主控進(jìn)行保護(hù)（主控對(duì)上述信號(hào)的采樣周期為20ms，處理周期可能會(huì)更慢，由于上述信號(hào)的變化都較慢，并不會(huì)由于采樣間隔造成系統(tǒng)狀態(tài)的迅速惡化）。3.2變流器故障保護(hù)變流板故障邏輯變流板工作時(shí)，若某IGBT報(bào)error，那么是通過(guò)主控軟件來(lái)停止其向啟動(dòng)狀態(tài)過(guò)度，在converter啟動(dòng)過(guò)程中就不再考慮各個(gè)error；若運(yùn)行過(guò)程中間出現(xiàn)IGBT的error，主控會(huì)報(bào)錯(cuò)停止風(fēng)機(jī)正常工作，從而converter也會(huì)隨之停止，該error會(huì)隨著converteron信號(hào)的電平變低鎖存在硬件上，通過(guò)指示燈可以看到。變流板故障邏輯Freqcon1.5MW變流器在對(duì)功率模塊的硬件保護(hù)中采用了一種較為獨(dú)特的結(jié)構(gòu)在Freqcon1.5MW變流器中，快速熔斷器被安裝在各個(gè)模塊的正負(fù)母線連接端，而不是安裝在交流網(wǎng)側(cè)或電機(jī)側(cè)。這樣做的優(yōu)點(diǎn)在于無(wú)論是功率模塊內(nèi)故障，或者交流側(cè)故障造成的短路，都可以得到有效的保護(hù)，同時(shí)各個(gè)模塊間的故障被有效隔離，不會(huì)由于模塊間故障的傳播造成系統(tǒng)的大面積損壞。同時(shí)，這里采用交流熔斷器應(yīng)用于直流側(cè)，避免的了采用直流熔斷器造成的體積過(guò)大和成本上升。過(guò)壓保護(hù)板起到多一級(jí)的母線過(guò)壓保護(hù)。Freqcon1.5MW變流器在對(duì)功率模塊的硬總結(jié)1采用被動(dòng)整流，電機(jī)側(cè)電流為連續(xù)量，而不是高頻開(kāi)關(guān)量，因此系統(tǒng)du/dt很低du/dt，就是指的電壓變化率，是衡量電壓突變的一個(gè)指數(shù)；du是電壓變化量，dt指的是IGBT的由關(guān)閉大完全開(kāi)通的時(shí)間，

接近于零。2采用三相四線制，直流母線中點(diǎn)接地，因此系統(tǒng)由于調(diào)制造成的共模電壓大大降低。3被動(dòng)整流+Boost升壓電路的架構(gòu)使得電機(jī)側(cè)控制簡(jiǎn)化，不需要復(fù)雜的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速

和磁場(chǎng)估計(jì)算法。4Freqcon變流IGBT功率模塊由變流控制器集中控制模塊只是執(zhí)行部分，處理故障時(shí)

故障區(qū)域辨別比較容易，維護(hù)時(shí)也比較方便?？偨Y(jié)1采用被動(dòng)整流，電機(jī)側(cè)電流為連續(xù)量，而不是高頻開(kāi)關(guān)量，國(guó)產(chǎn)Freqcon變流培訓(xùn)課件金風(fēng)科技培訓(xùn)中心2012年2月

國(guó)產(chǎn)Freqcon變流培訓(xùn)課件金風(fēng)科技培訓(xùn)中心201課程大綱一Freqcon變流器簡(jiǎn)介

1.1變流器概述1.2變流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

二Freqcon變流主電路功能和設(shè)計(jì)2.1變流器主回路拓?fù)?.2變流器主回路參數(shù)設(shè)計(jì)2.3變流器主回路控制器設(shè)計(jì)

三Freqcon變流邏輯功能和保護(hù)3.1變流器啟動(dòng)邏輯、故障停機(jī)邏輯3.2變流器故障保護(hù)課程大綱一Freqcon變流器簡(jiǎn)介一Freqcon變流器簡(jiǎn)介1.1變流器概述Freqcon系統(tǒng)的原型是金風(fēng)公司于2005年從德國(guó)Vensys公司引進(jìn)的1.2MW風(fēng)力機(jī)組中的電控系統(tǒng)，2006年金風(fēng)在新疆達(dá)坂城風(fēng)電場(chǎng)安裝了3臺(tái)1.5MW的這種設(shè)計(jì)的機(jī)組，這可以說(shuō)是金風(fēng)最早的1.5MW風(fēng)機(jī)電控原型。因?yàn)樵撓到y(tǒng)是設(shè)計(jì)公司Vensys在一家名為FreqconGmbH的電控公司開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的，而當(dāng)時(shí)的圖紙和機(jī)組都采用了Freqcon這個(gè)名字，所以，2008年國(guó)產(chǎn)化項(xiàng)目組在原有設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)、選型改造等技術(shù)工作，有了今年批量生產(chǎn)的機(jī)組，而名稱也就沿用了下來(lái)。整個(gè)電控系統(tǒng)包括塔架下面的變流器和主控系統(tǒng)；機(jī)艙里面的控制柜、發(fā)電機(jī)開(kāi)關(guān)柜，及各種傳感器設(shè)備；輪轂的變槳控制系統(tǒng)。

主要介紹國(guó)產(chǎn)Freqcon變流器這一部分，也就是包含了塔架下面的全部以及發(fā)電機(jī)開(kāi)關(guān)柜。一Freqcon變流器簡(jiǎn)介1.1變流器概述Freqcon變流器是以——被動(dòng)整流＋斬波升壓＋PWM逆變器為拓?fù)涞娜β首兞髌骰緟?shù)：額定功率——1500kW,額定視在功率——1580kW

適合接入電網(wǎng)——50/60Hz620VAC(+/-10%)標(biāo)準(zhǔn)功率因數(shù)——1.0，無(wú)功功率范圍-0.95~+0.95（-500~+500Kvar）

長(zhǎng)時(shí)運(yùn)行無(wú)功功率范圍-0.995~+0.995（-150~+150Kvar）運(yùn)行溫度(外界環(huán)境)——-30~50

風(fēng)冷散熱方式PLC控制ProfibusDP/光纖通信Freqcon變流器是以——被動(dòng)整1.2變流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.2變流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)各部分簡(jiǎn)介變壓器支架

620/400V自耦變壓器——提供機(jī)組動(dòng)力用電和控制用電?？?cè)萘?0KVA，副邊22.4KVA提供主控柜，變流柜用電。17.5KVA提供機(jī)艙用電。IGBT2冷卻風(fēng)扇——風(fēng)冷系統(tǒng)循環(huán)動(dòng)力風(fēng)機(jī)內(nèi)部干式變壓器IGBT2冷卻風(fēng)扇各部分簡(jiǎn)介風(fēng)機(jī)內(nèi)部干式變壓器IGBT2冷卻風(fēng)扇制動(dòng)電阻制動(dòng)電阻箱——消耗直流母線上過(guò)高的能量。網(wǎng)側(cè)故障后的能量消耗，低電壓穿越。低電壓穿越：1500KW*0.625s制動(dòng)電阻制動(dòng)電阻箱——消耗直流母線上過(guò)高的能量。電抗器支架

網(wǎng)側(cè)空開(kāi)——風(fēng)機(jī)的并網(wǎng)與脫網(wǎng)控制。過(guò)流、短路等保護(hù)功能。注意保護(hù)后復(fù)位按鈕彈出需回復(fù)。電流互感器——完成電流變送。變比：1/2000。原理：二次側(cè)短路的特殊變壓器，二次側(cè)相當(dāng)于一個(gè)電壓源。3組（六個(gè)）交流電抗器——與網(wǎng)側(cè)電容、變壓器構(gòu)成LCL濾波。3個(gè)直流電抗器——直流斬波升壓電抗器。電抗器支架變流柜變流柜由低壓配電柜、主控柜、IGBT柜1、IGBT柜2、電容柜5部分組成。變流柜IGBT模塊圖

每只IGBT模塊包含一個(gè)智能半橋模塊（半橋由串聯(lián)的兩個(gè)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(guò)壓保護(hù)板、直流端2只快熔組成。IGBT模塊圖變流控制器及信號(hào)走線：變流控制器及信號(hào)走線：二Freqcon變流主電路功能和設(shè)計(jì)2.1變流器主回路拓?fù)?/p>

Freqcon變流器主電路二Freqcon變流主電路功能和設(shè)計(jì)2.1變流器Freqcon變流器主要元器件與電路拓?fù)鋵?duì)照?qǐng)DFreqcon變流器主要元器件與電路拓?fù)鋵?duì)照?qǐng)D主回路拓?fù)涔δ蹻reqcon變流器采用二極管整流+BOOSTDC/DC變換+逆變的AC-DC-AC電力變換形式。整個(gè)電路可分為兩個(gè)部分：整流和逆變。通過(guò)二極管整流將發(fā)電機(jī)發(fā)出的不穩(wěn)定的交流電（1.5MW電機(jī)轉(zhuǎn)速0～17.3rpm，電機(jī)電壓0～720Vac,電壓頻率0～12.7Hz）變換成直流電；再通過(guò)逆變單元，把直流電逆變成與電網(wǎng)電壓、頻率、相位相匹配的交流電送入電網(wǎng)逆。下面分別簡(jiǎn)單介紹主電路各部分的功能：1電機(jī)側(cè)功率補(bǔ)償電容由于Freqcon變流器采用被動(dòng)整流模塊，對(duì)于發(fā)電機(jī)而言變流器系統(tǒng)可以近似為一個(gè)RCD非線性負(fù)載。電機(jī)側(cè)補(bǔ)償電容的功能是為了提高對(duì)非線性負(fù)載虛功的補(bǔ)償，從而使發(fā)電機(jī)端功率因數(shù)近似為1（即發(fā)電機(jī)電壓與電流同相位），從而提高系統(tǒng)利用率。2二極管整流Freqcon采用兩套三相全橋不可控整流方式，將發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓和頻率不穩(wěn)定的交流電變換成直流電，與全橋并聯(lián)的電容起到平波的作用。由于采用的是二極管整流，能量無(wú)法雙向流動(dòng)，因此Freqcon變流器不能實(shí)現(xiàn)電機(jī)的反向拖動(dòng)。二極管整流后電壓與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速及功率有關(guān)。主回路拓?fù)涔δ?/p>

3斬波升壓風(fēng)電系統(tǒng)中，變流器發(fā)電機(jī)側(cè)電路的主要功能是從發(fā)電機(jī)最大可能的拉取功率，注入直流母線。這里涉及的控制問(wèn)題主要有兩個(gè)：控制升壓電流為給定直流量，以保證發(fā)電機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性；設(shè)定Boost電流參考，保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作在最大功率點(diǎn)附近（或按照設(shè)定功率曲線運(yùn)行）。在我們的系統(tǒng)中，設(shè)定Boost電流參考，保證系統(tǒng)工作按照設(shè)定功率曲線運(yùn)行的功能由主控GH策略完成。主控根據(jù)GH策略計(jì)算得到的發(fā)電機(jī)所需扭矩×發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速/二極管整流后電壓，即得到Boost電流設(shè)定，并通過(guò)通訊電纜將設(shè)定指令傳遞給變流器。控制升壓電流為給定直流量，保證發(fā)電機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性則由這里的斬波升壓電路實(shí)現(xiàn)。Freqcon變流器采用了boost直流升壓斬波電路，斬波升壓輸出側(cè)直接與網(wǎng)側(cè)逆變直流側(cè)相連，并聯(lián)三重?cái)夭?載波相位相差120°)方式減小了發(fā)電機(jī)側(cè)和逆變側(cè)的電流波動(dòng)。

斬波升壓三支IGBT模塊（IGBT1～I(xiàn)GBT3），只有下橋臂和上橋臂反并聯(lián)的二極管起作用。3斬波升壓并聯(lián)的支撐電容（實(shí)際中分散在各個(gè)模塊內(nèi)部）中點(diǎn)與“地”相連，將直流母線電壓分成+/-600Vdc，構(gòu)成了三相四線制逆變器拓?fù)潆娐返闹行渣c(diǎn)。

4制動(dòng)單元正常運(yùn)行時(shí)，當(dāng)變流器檢測(cè)到直流母線電壓過(guò)高（超過(guò)+/-610Vdc），制動(dòng)單元工作，通過(guò)制動(dòng)電阻（與IGBT4模塊上橋臂并聯(lián)，上橋臂不作用）、IGBT4模塊下橋臂，釋放直流母線上過(guò)多的能量，維持母線電壓。

變流器檢測(cè)到低電網(wǎng)電壓低于額定電壓90%時(shí)，向主控發(fā)送低電壓穿越標(biāo)志位，進(jìn)入低電壓穿越狀態(tài)；若變流未給出低電壓穿越標(biāo)志位（未檢測(cè)到電網(wǎng)電壓跌落），主控會(huì)報(bào)電網(wǎng)電壓低故障。

線電壓跌落幅值(p.u.)電壓跌落持續(xù)時(shí)間(ms)0.9020000.7517050.5012140.359200.20625并聯(lián)的支撐電容（實(shí)際中分散在各個(gè)模塊內(nèi)部）中點(diǎn)與永磁同步發(fā)電機(jī)電機(jī)側(cè)斷路器整流器直流支撐電容制動(dòng)電阻逆變器升壓變壓器低壓側(cè)斷路器或隔離開(kāi)關(guān)升壓變壓器升壓變壓器高壓側(cè)斷路器風(fēng)機(jī)輔助電源風(fēng)電場(chǎng)電網(wǎng)葉輪系統(tǒng)故障電壓降低葉輪轉(zhuǎn)速不變整流器，傳動(dòng)系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)不變電磁扭矩=機(jī)械扭矩輸入功率Pgen>輸出功率Pgrid直流電容電壓抬高Pgrid，QgridPgen直流電容左側(cè)處于正常運(yùn)行方式制動(dòng)單元工作；制動(dòng)電阻放點(diǎn)Pgen=Pgrid+PresistorQgrid：無(wú)功電流，支持電網(wǎng)電壓恢復(fù)網(wǎng)側(cè)控制短路電流恒定直流電容電壓恢復(fù)正常Pgen=Pgrid+Presistor故障消失電壓正常直流電容右側(cè)恢復(fù)到正常運(yùn)行方式低電壓穿越過(guò)程結(jié)束Presistor永磁同步發(fā)電機(jī)電機(jī)側(cè)斷路器整流器直流支撐電容制動(dòng)電阻逆變器升5放電回路放電回路是在變流器停機(jī)后將母線上殘留的能量通過(guò)放電電阻消耗掉，保護(hù)機(jī)械設(shè)備和人身安全。其本質(zhì)是給母線上的電容放電，放電回路在變流器運(yùn)行期間不起作用。

6網(wǎng)側(cè)逆變變流器網(wǎng)側(cè)電路的主要功能是穩(wěn)定直流母線電壓在設(shè)定工作點(diǎn)，同時(shí)向電網(wǎng)輸送電能。逆變單元是三相全橋有源逆變，將直流電轉(zhuǎn)變成頻率為50Hz電壓為620V，相位與電網(wǎng)同相位的穩(wěn)定的交流電，再經(jīng)過(guò)變壓器與電網(wǎng)相連。網(wǎng)側(cè)六支IGBT模塊構(gòu)成三相，每相兩支通過(guò)網(wǎng)側(cè)電抗器相連。同相兩支IGBT模塊載波信號(hào)有180°的相差，用以減少匯入電網(wǎng)的諧波電流。

7預(yù)充電回路在閉合網(wǎng)側(cè)空開(kāi)之前，需要給直流母排進(jìn)行預(yù)充電，因?yàn)橹绷髂概派蠋в写笕萘侩娙萜?，若不預(yù)充電，則在閉合網(wǎng)側(cè)空開(kāi)時(shí)會(huì)對(duì)變流系統(tǒng)及電網(wǎng)造成很大的電流沖擊。預(yù)充電時(shí)，預(yù)充電繼電器動(dòng)作預(yù)充電回路閉合。網(wǎng)側(cè)620Vac通過(guò)限流電阻、網(wǎng)側(cè)電抗、網(wǎng)側(cè)逆變單元來(lái)給直流母線充電。在此過(guò)程中，與網(wǎng)側(cè)IGBT反并聯(lián)的二極管起到整流二極管的作用。在母線電壓達(dá)到+/-420Vac,網(wǎng)側(cè)主空開(kāi)閉合預(yù)充電完成。

5放電回路2.2變流器主回路參數(shù)設(shè)計(jì)1電機(jī)側(cè)補(bǔ)償電容參數(shù)由于Freqcon1.5MW變流器電機(jī)側(cè)采用被動(dòng)整流模式，電機(jī)側(cè)補(bǔ)償電容的作用是為了補(bǔ)償非線性負(fù)載消耗的虛功，提高發(fā)電機(jī)輸出功率因數(shù)。目前Freqcon1.5MW變流器采用的補(bǔ)償電容配置在整個(gè)運(yùn)行功率段是固定不變的，其參數(shù)的設(shè)計(jì)很難嚴(yán)格計(jì)算得到，而是通過(guò)系統(tǒng)仿真獲得的。這里對(duì)電機(jī)側(cè)補(bǔ)償電容的配置需要注意的是，補(bǔ)償電容的容量并不是越大越好。如果選擇過(guò)大的補(bǔ)償電容配置，會(huì)造成發(fā)電機(jī)端電壓過(guò)高，從而造成整流后電壓高于直流母線電壓，Boost電流實(shí)際不可控的情況，影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。2直流母線電容參數(shù)直流母線電容為系統(tǒng)提供必要的惰性環(huán)節(jié)，以保證母線電壓的穩(wěn)定，為Boost電流和并網(wǎng)電流的控制提供基礎(chǔ)。直流母線電容參數(shù)的選擇則是要在系統(tǒng)足夠惰性，保證穩(wěn)定運(yùn)行，與系統(tǒng)成本之間進(jìn)行折中。2.2變流器主回路參數(shù)設(shè)計(jì)3母線電壓選擇直流母線電壓的選擇受到系統(tǒng)并網(wǎng)拓?fù)湫问?、并網(wǎng)阻抗、并網(wǎng)虛功與實(shí)功電流等級(jí)，以及網(wǎng)側(cè)電壓等級(jí)的約束。具體條件如下圖所示。要求是3母線電壓選擇4LCL并網(wǎng)濾波器參數(shù)傳統(tǒng)的并網(wǎng)電流濾波器多數(shù)采用單電感形式，隨著并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的提高，如果要滿足對(duì)并網(wǎng)電流紋波的要求，則必須采用更大的濾波電感，這就造成濾波器體積以及發(fā)熱量的增加，同時(shí)影響系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)相應(yīng)速度，降低直流母線電壓的利用率。采用LCL濾波器的目的就在于通過(guò)高階濾波器的作用，更大程度的濾除開(kāi)關(guān)頻率紋波，同時(shí)不必采用太大的電感。4LCL并網(wǎng)濾波器參數(shù)2.3變流器主回路控制器設(shè)計(jì)Boost電流控制：

風(fēng)電系統(tǒng)中，變流器發(fā)電機(jī)側(cè)電路的主要功能是從發(fā)電機(jī)最大可能的拉取功率，注入直流母線。這里涉及的控制問(wèn)題主要有兩個(gè)：控制升壓電流為給定直流量，以保證發(fā)電機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性；設(shè)定Boost電流參考，保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作在最大功率點(diǎn)附近（或按照設(shè)定功率曲線運(yùn)行）；在我們的系統(tǒng)中，設(shè)定Boost電流參考，保證系統(tǒng)工作按照設(shè)定功率曲線運(yùn)行的功能由主控GH策略完成。主控根據(jù)GH策略計(jì)算得到的發(fā)電機(jī)功率設(shè)定，除以變流器整流電壓，即得到Boost電流設(shè)定，PLC并通過(guò)通訊將設(shè)定指令傳遞給變流器控制器，這里不予贅述。

發(fā)電機(jī)輸出經(jīng)不可控整流后，經(jīng)過(guò)Boost升壓電路注入直流母線電容，此處的控制目標(biāo)是將電感電流控制為給定直流量。2.3變流器主回路控制器設(shè)計(jì)網(wǎng)側(cè)逆變器控制：變流器網(wǎng)側(cè)電路的主要功能是穩(wěn)定直流母線電壓在設(shè)定工作點(diǎn)，同時(shí)向電網(wǎng)輸送電能，還包括對(duì)電網(wǎng)故障的偵測(cè)以及電網(wǎng)故障狀態(tài)下的運(yùn)行策略。這里涉及的控制問(wèn)題主要有：直流母線電壓穩(wěn)定在設(shè)定工作點(diǎn)，給定并網(wǎng)電流設(shè)定；控制并網(wǎng)電流為給定交流量，保證與電網(wǎng)電壓的同步，以及電流波形的質(zhì)量。Freqcon1.5MW變流器目前所使用的數(shù)字變流板，對(duì)并網(wǎng)電流的控制回路還存在電網(wǎng)電壓的前饋控制。增加前饋控制回路后新的平均電流模型與電網(wǎng)電壓無(wú)關(guān)，從而消除了電網(wǎng)電壓擾動(dòng)對(duì)并網(wǎng)電流控制的干擾。

前饋反饋控制的原理：前饋控制又稱擾動(dòng)補(bǔ)償，它與反饋調(diào)節(jié)原理完全不同，是按照引起被調(diào)參數(shù)變化的干擾大小進(jìn)行調(diào)節(jié)的。在這種調(diào)節(jié)系統(tǒng)中要直接測(cè)量負(fù)載干擾量的變化，當(dāng)干擾剛剛出現(xiàn)并能被測(cè)出時(shí)，調(diào)節(jié)器就能發(fā)出調(diào)節(jié)信號(hào)使調(diào)節(jié)量作相應(yīng)的變化，使兩者在被調(diào)量發(fā)生偏差之前抵消。因此，前饋調(diào)節(jié)對(duì)干擾的克服比反饋調(diào)節(jié)及時(shí)。網(wǎng)側(cè)逆變器控制：鎖相：通過(guò)對(duì)三相電網(wǎng)電壓信號(hào)的檢測(cè)，獲得電網(wǎng)電壓頻率和相位信息，產(chǎn)生與電網(wǎng)電壓同相位的正弦波信號(hào)，作為并網(wǎng)電流控制的基準(zhǔn)。目前Freqcon1.5MW變流器采用的數(shù)字變流板鎖相回路，包含信號(hào)源、鑒相器、信號(hào)發(fā)生器、反饋電路等幾個(gè)部分。電路信號(hào)源為網(wǎng)側(cè)電壓信號(hào)，由電子開(kāi)關(guān)S1和信號(hào)源組成鑒相器。鑒相信號(hào)作為信號(hào)反饋電路的輸入信號(hào)，反饋電路的輸出對(duì)正弦信號(hào)發(fā)生器進(jìn)行校正，從而使信號(hào)發(fā)生器發(fā)生信號(hào)與信號(hào)源形成了相位及頻率關(guān)系恒定的鎖相信號(hào)SIN。鎖相控制器對(duì)電網(wǎng)三相電壓采樣信號(hào)處理后，得到三個(gè)相位差120度的鎖相環(huán)信號(hào)SIN1/SIN2/SIN3，利用這三個(gè)正弦信號(hào)，通過(guò)三角函數(shù)運(yùn)算即可得到三個(gè)移相90度的余弦信號(hào)COS1/COS2/COS3，這6個(gè)信號(hào)將作為逆變電流的參考波形使用。鎖相：直流母線電壓控制Freqcon1.5MW變流器中，網(wǎng)側(cè)逆變器的控制目標(biāo)不僅包含對(duì)并網(wǎng)電流波形的控制，還包含對(duì)直流母線電壓的控制。正負(fù)母線電壓差的控制Freqcon1.5MW變流器網(wǎng)側(cè)采用三相四線架構(gòu)逆變器，因此不僅需要控制直流母線電壓穩(wěn)定在設(shè)定值，還需要控制正負(fù)母線電壓差，保持正負(fù)母線電壓的平衡。并網(wǎng)虛實(shí)功的控制通常情況下，變流器并網(wǎng)無(wú)功設(shè)定為零，但是在某些情況下（例如，低電壓穿越）系統(tǒng)要求提供一定的并網(wǎng)無(wú)功電流，這就需要給定一個(gè)無(wú)功電流的設(shè)定參考。對(duì)于Freqcon1.5MW變流器，上述無(wú)功電流的參考設(shè)定是由主控PLC給定的。主控對(duì)于并網(wǎng)無(wú)功電流參考的控制器為一個(gè)簡(jiǎn)單的積分環(huán)控制。綜上，我們可以看到并網(wǎng)電流的設(shè)定由三部分疊加組成：由直流母線電壓控制器產(chǎn)生的并有實(shí)功電流設(shè)定；正負(fù)母線電壓差控制器產(chǎn)生的并網(wǎng)電流直流設(shè)定；由并網(wǎng)無(wú)功控制器產(chǎn)生的并網(wǎng)無(wú)功電流設(shè)定。

直流母線電壓控制三Freqcon變流邏輯功能和保護(hù)3.1變流器啟動(dòng)邏輯、故障停機(jī)邏輯

變流器啟動(dòng)邏輯三Freqcon變流邏輯功能和保護(hù)3.1變流Freqcon-變流器介紹課件主控發(fā)出Converter_on信號(hào)后，直流母線放電電阻斷開(kāi)，預(yù)充電電阻閉合，變流器開(kāi)始預(yù)充電過(guò)程。正負(fù)母線電壓高于420V后，網(wǎng)側(cè)斷路器閉合（網(wǎng)側(cè)斷路器閉合后，預(yù)充電電阻被短接，直流母線會(huì)進(jìn)一步上升），預(yù)充電過(guò)程完成，變流器返回Converter_ready信號(hào)給主控。當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到并網(wǎng)轉(zhuǎn)速后，主控發(fā)出Converter_enable信號(hào)，變流器開(kāi)始調(diào)制運(yùn)行。這里需要強(qiáng)調(diào)的是，預(yù)充電過(guò)程會(huì)進(jìn)行計(jì)時(shí)，在設(shè)定時(shí)間內(nèi)母線電壓未上升到設(shè)定點(diǎn)，則表明預(yù)充