變頻柜發(fā)電機

Sunday,February4,20241IngeteamV3.3converter1.變頻柜發(fā)電機控制系統(tǒng)概述；2.變頻器內(nèi)部工作原理2.1基本電子元件2.2整流橋工作原理；2.3電機側(cè)工作原理；2.4變頻器內(nèi)部結構；2.5變頻器5個工況；3.發(fā)電機控制3.1雙電源并聯(lián)運行的條件3.2發(fā)電機并網(wǎng)的條件；3.3發(fā)電機電壓頻率控制；3.4發(fā)電機電壓相角和幅值控制；3.5發(fā)電機的并網(wǎng)脫網(wǎng)過程3.6發(fā)電機的三個工況4.變頻柜布局5.變頻柜冷卻回路6.圖紙Sunday,February4,202421.變頻柜的功能及結構概述功能：與主控系統(tǒng)協(xié)同工作，通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電流的頻率和電流強度等參數(shù)，使定子并網(wǎng)并盡最大可能向電網(wǎng)輸出電能。主控系統(tǒng)變頻柜發(fā)電機集電環(huán)KM52EFG8定子ENCODERFG5電網(wǎng)變頻柜冷卻系統(tǒng)輔助電源通訊溫度監(jiān)控發(fā)電機測速輔助信號采集FG2變壓器電壓電流合閘驅(qū)動，脫扣信號反饋信號網(wǎng)側(cè)機側(cè)Sunday,February4,202432.1基本電子元件可控元件：IGBT(開關頻率快),SCR(晶閘管)；不可控元件：二極管。單向?qū)ㄐ浴CEG+-+-+-負載負載負載UGAKVC>VE，UG控制電壓，IGBT導通。開關頻率KHZ數(shù)量級。VA>VK，UG控制電壓，SCR導通。開關頻率不高。VA>VK，二級管導通。UGSunday,February4,202442.2整流橋的工作原理當VAB>0,VV2和VV3導通，當VAB<0,VV4和VV1導通，負載波形如右上圖。UtVABABC+-負載VV1VV2VV3VV4VV5VV6電流從A>>VV2>>負載>>VV3>>B電流從B>>VV4>>負載>>VV1>>AUtV負載Sunday,February4,202453.3逆變側(cè)工作原理UtVABABCVV1VV2VV3VV4VV5VV6+-M3~U0U0-U0當電機需要VAB>0,VV4和VV1導通，當電機需要VAB<0,VV2和VV3導通，電機VAB經(jīng)濾波后波形如右上圖。電流從母線+>>VV1>>電機A相>>B相>>VV4>>母線-電流從母線+>>VV3>>電機B相>>A相>>VV1>>母線-tU濾波后的VABSunday,February4,202462.4變頻器的功能及結構概述KM52RKM52BUSRBUS3AC690V網(wǎng)側(cè)IGBT機側(cè)IGBTSMARTCROWBARLL001,2FF060RRCCKC001KC002100Ω阻容回路+1Ω2Ω預充電回路阻容吸收回路網(wǎng)側(cè)電抗器DC母線KM52BUSRRDES1KΩ母線放電回路去轉(zhuǎn)子LL003轉(zhuǎn)子側(cè)電抗器Crowbar回路2006.3-42006&201720082006.7-8200720072017.62006.32006.6Sunday,February4,202472.5變頻器的5個工況KM52RKM52BUSRBUS3AC690V網(wǎng)側(cè)IGBT去轉(zhuǎn)子KM52BUSRRDESLL001,2LL003FF060RRCCKC001KC002100Ω1KΩ阻容回路+1Ω2Ω預充電回路阻容吸收回路母線放電回路網(wǎng)側(cè)電抗器轉(zhuǎn)子側(cè)電抗器DC母線預充電；全壓充電；發(fā)電狀態(tài)-亞同步； 發(fā)電狀態(tài)-超同步；4.低穿-恢復；5.急停；USMARTCROWBARCrowbar回路2006.3-42006&201720082006.7-8200720072017.62006.32006.6機側(cè)IGBT整流逆變整流逆變Sunday,February4,202483.1雙電源并聯(lián)運行的條件目的：電源并聯(lián)運行需要避免的問題：兩個電源內(nèi)部環(huán)流（包括短路，短路是強大內(nèi)部環(huán)流的表現(xiàn)）。電源1電源2并網(wǎng)開關負載ab1b2當Vb1<Vb2時，電源1會有部門電流流向電源2內(nèi)部形成在環(huán)流；當Vb1>Vb2時，電源2會有部門電流流向電源1內(nèi)部形成在環(huán)流；當Vb1=Vb2時，兩個電源間不存在環(huán)流。在風場中，兩個電源分別是：電網(wǎng)和風機發(fā)電機結論：并網(wǎng)運行的兩個電源在任何時候不得產(chǎn)生相對的電勢差。Sunday,February4,202493.2發(fā)電機并網(wǎng)運行的條件正弦交流電三個基本參數(shù)：幅值、頻率和相角。UUmtαT(f)UtAUtBUtDUtC發(fā)電機并網(wǎng)條件：發(fā)電機輸出電壓與電網(wǎng)電壓的幅值、頻率和相角必須相同。幅值不同頻率不同相角不同都相同U=Umsin(2πft+α)Sunday,February4,2024103.3發(fā)電機定子電壓頻率控制三相交流發(fā)電機同步轉(zhuǎn)速n0:f:并網(wǎng)頻率；p:極對數(shù)。此公式對同步電機和異步電機都適用。廣義上講，n0也就是旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速。Gamesa雙饋異步電機的極對數(shù)為2，所以n0=1500rpmSunday,February4,2024113.3發(fā)電機定子電壓頻率控制雙饋異步發(fā)電機具有一定同步電機特性，定子的輸出頻率與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場有直接關系，即轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速n0，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速由轉(zhuǎn)子機械轉(zhuǎn)速（nr）和電磁轉(zhuǎn)速(nre)疊加而成。由于nr根據(jù)風況而變化，為了保持定子輸出頻率穩(wěn)定，那么變頻柜通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子的電磁轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)，也就是調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子頻率。fre為轉(zhuǎn)子頻率根據(jù)上面方程可以得出：Sunday,February4,2024123.4發(fā)電機定子電壓相角和幅值控制相角控制：根據(jù)上一節(jié)內(nèi)容，可通過控制轉(zhuǎn)子頻率控制定子輸出頻率，即把轉(zhuǎn)子的磁場轉(zhuǎn)速控制在同步轉(zhuǎn)速。但是轉(zhuǎn)子各相軸線與定子對應相軸線的初始位置并不確定，所以系統(tǒng)通過POLETEST在風機啟動之初來測定初始相角，以保證風機并網(wǎng)時定子電壓相角與電網(wǎng)電壓相角一致。POLETEST過程：高速軸剎車，然后向轉(zhuǎn)子注入電流，最后測量定子的電壓信號，根據(jù)測得的電壓信號計算轉(zhuǎn)子和定子初始角度。幅值控制：定子電壓幅值受定子磁鏈控制，根據(jù)測得的電網(wǎng)電壓可得出定子磁鏈的給定值，定子磁鏈受轉(zhuǎn)子電流強度控制，所以可通過控制轉(zhuǎn)子電流強度達到控制定子電壓幅值的目的。Sunday,February4,2024133.5發(fā)電機的并網(wǎng)脫網(wǎng)過程并網(wǎng)過程：1.poletest;2.當轉(zhuǎn)速達到800rpm時，電網(wǎng)側(cè)開始工作，F(xiàn)G8合閘；3.當轉(zhuǎn)速到1000rpm時，電機側(cè)開始工作；4.當定子電壓達到并網(wǎng)條件后，并網(wǎng)接觸器吸合，風機并網(wǎng)；5.并網(wǎng)后，發(fā)電機速度設定為1680rpm,前30秒風機功率增長率不大于75KW。脫網(wǎng)過程：1.當發(fā)電機轉(zhuǎn)速低于950rpm時，并網(wǎng)接觸器斷開；2.確定并網(wǎng)接觸器斷開后，電機側(cè)停止工作；3.當發(fā)電機轉(zhuǎn)速低于750rpm時，電網(wǎng)側(cè)停止工作。變頻柜發(fā)電機集電環(huán)KM52EFG8定子ENCODERFG5電網(wǎng)輔助電源發(fā)電機測速FG2變壓器電壓電流合閘驅(qū)動，脫扣信號反饋信號測量電網(wǎng)電壓、電流網(wǎng)側(cè)機側(cè)Sunday,February4,2024143.6發(fā)電機的三個工況變頻柜發(fā)電機集電環(huán)KM52EFG8定子ENCODERFG5輔助電源發(fā)電機測速FG2電壓電流合閘驅(qū)動，脫扣信號反饋信號測量電網(wǎng)電壓、電流機側(cè)網(wǎng)側(cè)電網(wǎng)根據(jù)上面轉(zhuǎn)子頻率計算公式，頻率和發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速有直接關系：1.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速nr<1500rpm，fre>0，與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向為同向，電磁轉(zhuǎn)矩做正功，轉(zhuǎn)子從電網(wǎng)吸收能量；2.當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速nr=1500rpm時，fre=0,轉(zhuǎn)子中為直流電流，雙饋電機等同于同步電機，轉(zhuǎn)子幾乎不吸收能量；3.當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速nr>1500rpm時，fre<0，轉(zhuǎn)子頻率為負向，電磁轉(zhuǎn)矩做負功，轉(zhuǎn)子經(jīng)變頻器向電網(wǎng)回饋能量n0=1500rpmnr為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速Sunday,February4,2024154.變頻柜的功能及結構概述柜子號功能A進線柜B銅排和FG8柜C并網(wǎng)接觸器KM52ED開關柜E逆變柜（整流和逆變）F逆變柜（整流和逆變）GCCU及繼電器柜HCCU及繼電器柜I電抗柜J轉(zhuǎn)子出線柜Sunday,February4,2024165.變頻柜冷卻回路變頻器功率模塊的冷卻方式為水冷，過程如下： 泵將溫度較低的冷卻液送到變頻器，冷卻液吸收功率器件釋放的熱量后到達散熱器，熱的冷卻液和空氣在散熱器中進行熱交換，熱的空氣被抽出機艙，溫度較低的冷卻液被再次送回變頻器。傳感器和執(zhí)行器：P1:測量冷卻回路的壓力狀態(tài)；PT3:測量變頻器冷卻液的溫度；S700:測量冷卻液的液位M780:水泵電機；M781:散熱器風扇電機，雙速電機：當風機輸出功率小，發(fā)熱量小的時候,M78