风电场课件w2000seg变流器原理和功能

1、1,变流器功能原理,2,目录,变速恒频双馈系统 变流器概念 变流器主要部件功能 变流器系统图 并网过程 变速恒频控制原理 功率因数调节 低电压穿越-LVRT基本概念,3,变速恒频双馈系统,电网侧变流器,电机侧变流器,交直交电压型变流器,4,变流器概念,1、什么是变流器 变流器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。 2、变流器的应用 风力发电，高压直流输电，电动机车、舰船、电动汽车等节能绿色交通工具，各类电动机（异步、同步、无刷等）。 3、变流器在变速恒频双馈系统中的作用 调节转子励磁电流，实现变速恒频控制； 调节励磁电流的幅值和相位，控制变速恒频双馈系统的电势的

2、相位和频率； 确保变速恒频双馈系统输出解耦的有功功率和无功功率。,5,变流器主要部件功能,双PWM变流器主电路结构图,从电网吸收电能,向电网发送电能,6,变流器主要部件功能,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,7,变流器系统图,8,并网过程,9,并网过程,10,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。,f1 定子电流频率，与电网频率相同； p电机极对数； fm转子机械频率，fm=n/60（n为发电机转子转速）

3、； f2转子电流频率；,n小于定子旋转磁场的同步转速ns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；,n大于ns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子发出电能给电网，变流器的能量逆向流动；,n等于ns时，处于同步运行状态，f2=0，变流器向转子提供直流励磁；,因此，当发电机转速n变化时，即pfm变化，若控制f2相应变化，可使f1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。,11,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

4、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速控制特性决定，与发电机输出无功功率无关。,12,低电压穿越-LVRT基本概念,1、什么是低电压穿越？ 在风力发电机并网点电压跌落的时候，风机能够保持并网，甚至向电网提供一定的无功功率，支持电网恢复，直到电网恢复正常，从而“穿越”这个低电压时间(区域)。 2、基本要求 a) 风电场内的风电机组具有在并网点 电压跌至20%额定电压时能够保证不脱网 连续运行625ms的能力； b) 风电场

5、并网点电压在发生跌落后2s内 能够恢复到额定电压的90%时，风电场内的 风电机组能够保证不脱网连续运行。 C)当电网发生不同类型故障引起并网点电 压跌落时，风电场并网点各线电压在图中电压 轮廓线及以上的区域内时，场内风电机组必须 保证不脱网连续运行；风电场并网点任意线电 压低于或部分低于图中电压轮廓线时，场内风 电机组允许从电网切出。 3、有功恢复 对电网故障期间没有切出电网的风电场，其有功功率在电网故障切除后应快速恢复，以至少10%额定功率/秒的功率变化率恢复至故障前的值。,13,低电压穿越-LVRT基本概念,4、动态无功支撑能力 电网发生故障或扰动，机组出口电压跌落处于额定电压的20%90%区间时，机组需通过向电网注入无功电流支撑电网电压，该动态无功控制应在电压跌落出现后的80ms内响应，并能持续600ms的时间。 变流器在低电压穿越过程中可对风电场电网注入动态无功电流。 5、变流器如何实现低穿功能 a）在直流母线侧添加可控的能量泄放电路（CHOPPER），主要用于维持母线电压稳定； b）转子侧使用有源Crowbar，来有效抑制转子在低穿时的过流情况； c）使用不间断电