SEWIND变流器原理和功能_20090818

1、2009-8-181变流器功能原理及调试故障排除2009-8-182报告人：朱志权 技术部电气组2009年8月 18日2009-8-183目录目录 DFIG系统系统变速恒频控制原理变速恒频控制原理功率因数调节功率因数调节变流器系统图变流器系统图并网过程并网过程技术参数技术参数硬件结构硬件结构变流器调试变流器调试变流器故障排除变流器故障排除2009-8-184=3=3f = fGridf fGrid齿轮箱齿轮箱双馈感应双馈感应发电机发电机风轮风轮DFIG 系统系统电网侧变流器电网侧变流器电机侧变流器电机侧变流器交直交电压型变流器交直交电压型变流器2009-8-185DFIG 系统系统双PWM变流

2、器主电路结构图从电网吸收电能向电网发送电能网侧变换器交流侧三相电压进线电抗器的等效电阻和电感网侧变换器交流侧三相电流直流环节的储能电容DFIG转子绕组的漏感和等效电阻DFIG转子绕组感应电动势2009-8-186DFIG 系统系统交流侧功率因数控制保持直流环节电压稳定调节控制转子励磁电流频率，以实现DFIG变速恒频运行调节励磁电流幅值和相位控制DFIG电势的相位和频率确保DFIG输出解耦的有功功率和无功功率2009-8-187变速恒频控制原理变速恒频控制原理变速恒频：转子的转速跟踪风速的变化，定子侧恒频恒压输出。变速恒频：转子的转速跟踪风速的变化，定子侧恒频恒压输出。21fpffmf1 定子电

3、流频率，与电网频率相同；定子电流频率，与电网频率相同；p电机极对数；电机极对数；fm转子机械频率，转子机械频率，fm=n/60（n为发电机转子转速）；为发电机转子转速）；f2转子电流频率；转子电流频率；n n小于定子旋转磁场的同步转速小于定子旋转磁场的同步转速nsns时，处于亚同步运行状态，上式取正号，时，处于亚同步运行状态，上式取正号，此时变流器向发电机转子提供交流励磁，发电机由定子发出电能给电网；此时变流器向发电机转子提供交流励磁，发电机由定子发出电能给电网；n n大于大于nsns时，处于超同步运行状态，上式取负号，此时发电机由定子和转时，处于超同步运行状态，上式取负号，此时发电机由定子和

4、转子发出电能给电网，变流器的能量逆向流动；子发出电能给电网，变流器的能量逆向流动；n n等于等于nsns时，处于同步运行状态，时，处于同步运行状态，f2=0f2=0，变流器向转子提供直流励磁；，变流器向转子提供直流励磁；因此，当发电机转速因此，当发电机转速n n变化时，即变化时，即pfmpfm变化，若控制变化，若控制f2 f2相应变化，可使相应变化，可使f1 f1保保持恒定不变，即与电网频率保持一致，也就实现了变速恒频控制。持恒定不变，即与电网频率保持一致，也就实现了变速恒频控制。2009-8-188功率因数调节功率因数调节 考虑到风电系统的功率扰动以及电网本身的供电质量问题，因此希望考虑到风

5、电系统的功率扰动以及电网本身的供电质量问题，因此希望风力发电系统发电机输出有功功率可调节，同时还能改变输出功率因数。通风力发电系统发电机输出有功功率可调节，同时还能改变输出功率因数。通过转子侧变频器励磁控制，可以实现风力发电机组在稳定状态下的总有功功过转子侧变频器励磁控制，可以实现风力发电机组在稳定状态下的总有功功率和转差率不随功率因数设定值的变化而变化。其总有功功率由机组的风机率和转差率不随功率因数设定值的变化而变化。其总有功功率由机组的风机功率特性与风况决定，同时，发电机的转差率由风力机组的总有功功率和转功率特性与风况决定，同时，发电机的转差率由风力机组的总有功功率和转速控制特性决定，与发

6、电机输出无功功率无关。速控制特性决定，与发电机输出无功功率无关。2009-8-189变流器系统图变流器系统图du/dt滤波器电抗器2009-8-1810并网过程：预充电并网过程：预充电Udc2009-8-1811并网过程：并网过程：DC-link升压升压Udc2009-8-1812并网过程：同步化并网过程：同步化Ustator2009-8-1813并网过程：并网并网过程：并网2009-8-1814并网运行：亚同步并网运行：亚同步2009-8-18152009-8-1816并网运行：超同步并网运行：超同步2009-8-18172009-8-18182009-8-18192009-8-182020

7、09-8-18212009-8-18222009-8-1823技术参数（技术参数（1.25MW）额定功率：1250kW(total)同步转速：1000 rpm转速范围：700至1300 rpm额定转速：1100 rpm额定电压：690V +/- 10%电网频率：50Hz +/-1Hz功率因数可调范围：容性/欠励0.9感性/过励0.9510秒平均最大功率：1665kW定子额定电流：980A (Cos phi=1和额定电压下)转子电流：350A（额定功率和额定转速下） 电网侧变流器容量：490 kVA电机侧变流器容量：590 kVAdu/dt 1.0kV/sDC-link：1100V DC2009

8、-8-1824硬件结构硬件结构IGBT区 转子连接区 控制保护区 定子电网连接区 2009-8-1825硬件结构硬件结构2009-8-1826硬件结构硬件结构2009-8-1827变流器调试变流器调试 1、开始作业前检查绝缘 2、确保断电后再次通电的安全 3、检查安全保护器件是否失效 4、检查器件的接地和短路情况 5、任何带电的器件需要密封或隔离变流器调试安全作业要求变流器调试安全作业要求2009-8-1828变流器调试变流器调试1、对变频器的4个柜子进行目测检查2、合上所有断路器开关3、给变频器导入发电机参数(需要用到SEG提供的客户版调试软件）变流器调试前准备变流器调试前准备2009-8-

9、1829变频器手动并网调试变频器手动并网调试在变频器操作面板上将工作模式打到手动工作模式2009-8-1830变频器手动并网调试变频器手动并网调试2009-8-1831变频器手动并网调试变频器手动并网调试I/O检查2009-8-1832变频器手动并网调试变频器手动并网调试2009-8-1833变频器手动并网调试变频器手动并网调试同步化2009-8-1834变频器手动并网调试变频器手动并网调试手动并网调试完毕，停止风机。2009-8-1835变频器自动并网调试变频器自动并网调试在变频器操作面板上将工作模式打到自动工作模式2009-8-1836变频器调试报告的填写变频器调试报告的填写2009-8-

10、1837故障分析故障分析1_变频器故障变频器故障风机频报风机频报IGBT overload 2009-8-1838 上图显示转子侧上图显示转子侧K与与L曲线出现了瞬间的电压电流尖峰，可能是转子相间短路曲线出现了瞬间的电压电流尖峰，可能是转子相间短路造成。造成。 对此我们通过一下方法进行了验证。对此我们通过一下方法进行了验证。 首先分析故障的事件记录：首先分析故障的事件记录：2009-8-1839 上图是以前故障事件记录情况，通过上图我们可以看出，首先是HU_X4_11出现错误，然后是IGBT Over Load，X4_11是对IGBT的V相故障的监测信号线，所以故障来自转子侧V相（即转子L相），如果确实是发电机转子问题，我们将转子的K、L、M顺序变为L、M、K以后，再次调试运行风机，故障信号