变频柜发电机

Sunday,February4,20241IngeteamV3.3converter1.变频柜发电机控制系统概述；2.变频器内部工作原理2.1基本电子元件2.2整流桥工作原理；2.3电机侧工作原理；2.4变频器内部结构；2.5变频器5个工况；3.发电机控制3.1双电源并联运行的条件3.2发电机并网的条件；3.3发电机电压频率控制；3.4发电机电压相角和幅值控制；3.5发电机的并网脱网过程3.6发电机的三个工况4.变频柜布局5.变频柜冷却回路6.图纸Sunday,February4,202421.变频柜的功能及结构概述功能：与主控系统协同工作，通过调节转子电流的频率和电流强度等参数，使定子并网并尽最大可能向电网输出电能。主控系统变频柜发电机集电环KM52EFG8定子ENCODERFG5电网变频柜冷却系统辅助电源通讯温度监控发电机测速辅助信号采集FG2变压器电压电流合闸驱动，脱扣信号反馈信号网侧机侧Sunday,February4,202432.1基本电子元件可控元件：IGBT(开关频率快),SCR(晶闸管)；不可控元件：二极管。单向导通性。GCEG+-+-+-负载负载负载UGAKVC>VE，UG控制电压，IGBT导通。开关频率KHZ数量级。VA>VK，UG控制电压，SCR导通。开关频率不高。VA>VK，二级管导通。UGSunday,February4,202442.2整流桥的工作原理当VAB>0,VV2和VV3导通，当VAB<0,VV4和VV1导通，负载波形如右上图。UtVABABC+-负载VV1VV2VV3VV4VV5VV6电流从A>>VV2>>负载>>VV3>>B电流从B>>VV4>>负载>>VV1>>AUtV负载Sunday,February4,202453.3逆变侧工作原理UtVABABCVV1VV2VV3VV4VV5VV6+-M3~U0U0-U0当电机需要VAB>0,VV4和VV1导通，当电机需要VAB<0,VV2和VV3导通，电机VAB经滤波后波形如右上图。电流从母线+>>VV1>>电机A相>>B相>>VV4>>母线-电流从母线+>>VV3>>电机B相>>A相>>VV1>>母线-tU滤波后的VABSunday,February4,202462.4变频器的功能及结构概述KM52RKM52BUSRBUS3AC690V网侧IGBT机侧IGBTSMARTCROWBARLL001,2FF060RRCCKC001KC002100Ω阻容回路+1Ω2Ω预充电回路阻容吸收回路网侧电抗器DC母线KM52BUSRRDES1KΩ母线放电回路去转子LL003转子侧电抗器Crowbar回路2006.3-42006&201720082006.7-8200720072017.62006.32006.6Sunday,February4,202472.5变频器的5个工况KM52RKM52BUSRBUS3AC690V网侧IGBT去转子KM52BUSRRDESLL001,2LL003FF060RRCCKC001KC002100Ω1KΩ阻容回路+1Ω2Ω预充电回路阻容吸收回路母线放电回路网侧电抗器转子侧电抗器DC母线预充电；全压充电；发电状态-亚同步； 发电状态-超同步；4.低穿-恢复；5.急停；USMARTCROWBARCrowbar回路2006.3-42006&201720082006.7-8200720072017.62006.32006.6机侧IGBT整流逆变整流逆变Sunday,February4,202483.1双电源并联运行的条件目的：电源并联运行需要避免的问题：两个电源内部环流（包括短路，短路是强大内部环流的表现）。电源1电源2并网开关负载ab1b2当Vb1<Vb2时，电源1会有部门电流流向电源2内部形成在环流；当Vb1>Vb2时，电源2会有部门电流流向电源1内部形成在环流；当Vb1=Vb2时，两个电源间不存在环流。在风场中，两个电源分别是：电网和风机发电机结论：并网运行的两个电源在任何时候不得产生相对的电势差。Sunday,February4,202493.2发电机并网运行的条件正弦交流电三个基本参数：幅值、频率和相角。UUmtαT(f)UtAUtBUtDUtC发电机并网条件：发电机输出电压与电网电压的幅值、频率和相角必须相同。幅值不同频率不同相角不同都相同U=Umsin(2πft+α)Sunday,February4,2024103.3发电机定子电压频率控制三相交流发电机同步转速n0:f:并网频率；p:极对数。此公式对同步电机和异步电机都适用。广义上讲，n0也就是旋转磁场的转速。Gamesa双馈异步电机的极对数为2，所以n0=1500rpmSunday,February4,2024113.3发电机定子电压频率控制双馈异步发电机具有一定同步电机特性，定子的输出频率与转子旋转磁场有直接关系，即转子的旋转磁场的转速为同步转速n0，转子旋转磁场转速由转子机械转速（nr）和电磁转速(nre)叠加而成。由于nr根据风况而变化，为了保持定子输出频率稳定，那么变频柜通过调节转子的电磁转速来实现，也就是调节转子频率。fre为转子频率根据上面方程可以得出：Sunday,February4,2024123.4发电机定子电压相角和幅值控制相角控制：根据上一节内容，可通过控制转子频率控制定子输出频率，即把转子的磁场转速控制在同步转速。但是转子各相轴线与定子对应相轴线的初始位置并不确定，所以系统通过POLETEST在风机启动之初来测定初始相角，以保证风机并网时定子电压相角与电网电压相角一致。POLETEST过程：高速轴刹车，然后向转子注入电流，最后测量定子的电压信号，根据测得的电压信号计算转子和定子初始角度。幅值控制：定子电压幅值受定子磁链控制，根据测得的电网电压可得出定子磁链的给定值，定子磁链受转子电流强度控制，所以可通过控制转子电流强度达到控制定子电压幅值的目的。Sunday,February4,2024133.5发电机的并网脱网过程并网过程：1.poletest;2.当转速达到800rpm时，电网侧开始工作，FG8合闸；3.当转速到1000rpm时，电机侧开始工作；4.当定子电压达到并网条件后，并网接触器吸合，风机并网；5.并网后，发电机速度设定为1680rpm,前30秒风机功率增长率不大于75KW。脱网过程：1.当发电机转速低于950rpm时，并网接触器断开；2.确定并网接触器断开后，电机侧停止工作；3.当发电机转速低于750rpm时，电网侧停止工作。变频柜发电机集电环KM52EFG8定子ENCODERFG5电网辅助电源发电机测速FG2变压器电压电流合闸驱动，脱扣信号反馈信号测量电网电压、电流网侧机侧Sunday,February4,2024143.6发电机的三个工况变频柜发电机集电环KM52EFG8定子ENCODERFG5辅助电源发电机测速FG2电压电流合闸驱动，脱扣信号反馈信号测量电网电压、电流机侧网侧电网根据上面转子频率计算公式，频率和发电机转子转速有直接关系：1.转子转速nr<1500rpm，fre>0，与转子转向为同向，电磁转矩做正功，转子从电网吸收能量；2.当转子转速nr=1500rpm时，fre=0,转子中为直流电流，双馈电机等同于同步电机，转子几乎不吸收能量；3.当转子转速nr>1500rpm时，fre<0，转子频率为负向，电磁转矩做负功，转子经变频器向电网回馈能量n0=1500rpmnr为转子转速Sunday,February4,2024154.变频柜的功能及结构概述柜子号功能A进线柜B铜排和FG8柜C并网接触器KM52ED开关柜E逆变柜（整流和逆变）F逆变柜（整流和逆变）GCCU及继电器柜HCCU及继电器柜I电抗柜J转子出线柜Sunday,February4,2024165.变频柜冷却回路变频器功率模块的冷却方式为水冷，过程如下： 泵将温度较低的冷却液送到变频器，冷却液吸收功率器件释放的热量后到达散热器，热的冷却液和空气在散热器中进行热交换，热的空气被抽出机舱，温度较低的冷却液被再次送回变频器。传感器和执行器：P1:测量冷却回路的压力状态；PT3:测量变频器冷却液的温度；S700:测量冷却液的液位M780:水泵电机；M781:散热器风扇电机，双速电机：当风机输出功率小，发热量小的时候,M78