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□变频器道理及功效

文章作者:新闻动态 上传时间:2020-03-26

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  变频器事业道理和性能先容 保定天威风电科技有限公司本事部 目次 变频器的基础构成 风电变频器事业道理 性能先容 变频器的基础构成 ? 寻常来说□□□□□,风力发电变频器原理一个完结的变频器体例紧要席卷两片面□□□□□,即主电途片面和限度电 途片面□□□□□,此中主电途片面寻常席卷整流器、逆变器和斩波器中的一个或众个 组合。整流器的效率将输入的调换电变为直流电□□□□□,逆变器将直流电变为调换 电□□□□,斩波器的效率为对直流电压举行调理□□□□□,不改动电源属性。限度片面寻常 个席卷驱动、爱惜、采样、阴谋等电子电途。其构成能够下图来简易的呈现 。 ? 主电途片面紧要是由各式功率半导体器件构成的功率回途。对比范例的布局如 下图所示。 机侧变流器 网侧变流器 发电机 电 网 ? 限度回途紧要是为各个功率器件供应适当的触发信号□□□□,使变频器的输出适当 请求。对比范例的限度回途如下图所示。 变频器事业道理 ? ? 无论是风电体例用的变频器依旧调换电气传动体例用的变频器□□□□,其道理 了都可归结为——诈欺电力电子半导体功率器件构成的主电途和相应的限度 电途来告竣电能的变换和限度的电气摆设. 对待咱们所采用的风电变频器而言□□□,变频器通过限度风力发电机的转子 电途的励磁电流的巨细来告竣风机的稳固运转和恒频输出。此中□□□□, 三相异步 发电机的定子绕组通过断途器相连到机组变压器的低压侧□□□□□,转子通过变流器 相连到并网点上。一共体例的事业道理可由下图简易的呈现。 ? 由图能够看出□□□□,双馈绕线式异步电机行为一个主要的构成片面-发电 机。发电机的定子通过定子接触器即同步开闭同690V的电网相连。 正在转子回途□□□,由IGBT组成的变频器(MPR)给电机供应电压□□□□,而且其频 率也依照分别的转速而变革。其它□□□,正在电源主进线上还设有断途器□□□□, 起爱惜体例的效率。正在直流症结中相应而生的滑差功率也会由其余一 个IGBT变频器(NPR)反应至电网或从电网摄取。进线电抗也起到了把 开闭元器件的脉冲电压同电网电压远离的效率。 Power cabinet section 接触器 Brake Generator Main Fuses 断途器 T Du/dt filters Drive main contactor and charging circuit Line coupling Pitch Rotor-side Converter Line-side Converter Filter Medium voltage Switchgear Transformer Grid Drive 主动Crowbar Converter section Upper-level control System ? 此中□□□□,网侧模块输入开闭用于手动断开或接通变流器功率模块和电网 ? LCL滤波器用于滤除从电网输入的各次谐波□□□□□,同时也防御变流器主电 途开闭频率的谐波窜入电网。 ? 网侧模块通过主接触器与电网相连□□□□□,从电网得到电能输入。网侧模块 采用三相全桥电途□□□□□,正在发电机为亚同步转速时□□□,将从电网输入的 690V/50Hz三结交流整成直流电□□□,并正在负载摇动和电网输入摇动的情 况下□□□,坚持整流输出直流电压稳固。正在发电机为超同步转速时□□□□□,事业 正在逆变状况下□□□□,向电网赠给能量并通过矢量限度算法来调理网侧输出 的功率因数。 ? 转子侧模块正在发电机为亚同步转速时□□□,将直流电逆酿成三结交流电□□□□□, 提供发电机转子绕组举行励磁限度。正在发电机为超同步转速时□□□□□,事业 正在整流状况下□□□□,告竣能量的双向滚动。通过调理、限度转子励磁电流 的频率告竣发电机的变速恒频运转□□□□,调理励磁电流的幅值和相位能够 限度发电机电势的相位和幅值□□□□,从而控同意子输出的有功和无功功率 ;通过矢量限度算法能够告竣有功功率和无功功率的独立限度从而输 出设定的功率因数。 ? du/dt电抗器用于胁制转子侧模块输出的电压太甚陡直□□□□,避免因电压变 化率过大酿成发电机转子绕组匝间绝缘损坏。 ? Crowbar模块正在电网电压骤降的景况下□□□,对发电机转子绕组举行短途 □□□,为转子电流供应旁途通道□□□,胁制转子侧过电流和直流母线过电压□□□, 告竣对变流器的爱惜效率。 ? 发电机的定子与电网之间通过并网开闭相连□□□,正在定子电压与电网电压 幅值、频率、相位、相序和波形所有肖似时并网开合上合□□□,发电机开 始向电网馈电。 ? 网侧防雷器、转子侧防雷器、用户配电防雷器、内部配电防雷器和信 号防雷器使变频用具有较高的防雷品级□□□□,可以适合中雷区和众雷区的 操纵需求。 性能先容 ? ? ? ? 性能特质 紧要性能 紧要本事请求 范例单位先容 LVRT先容 性能特质 ——无功率突变 ——容性和感性无功功率主动调理 ——可以正在低风速下坚持较高的能量转换作用 ——具有优秀的低电压穿越性能 ——流过变频器的功率为转差功率□□□,网侧变换器的容量选sE就能够□□□,机侧变 换器由于要向转子供应无功功率□□□,以是容量比网侧的选大些 ——两个变换器的运转状况可控□□□□□,均能够正在整流/逆变状况间运转□□□□,亚同步运 行时能量从电网流向转子□□□□□,超同步运转能量从转子流向电网□□□□□,同步运转转子 只供应直流励磁电流和电网之间没有有功换取 ——网侧和机侧变换器独立限度□□□,前者紧要性能是告竣调换侧输入的 单元功率因数限度和各式状况下坚持直流症结电压的稳固□□□□□,后者通过 对转子的电压、电流、风力发电变频器原理频率、相位的限度告竣对机组的限度。 紧要性能 ? 通过调理转子电流的相位□□□,限度转子磁场领先于由电网电压确定的定 子磁场□□□□□,从而正在转速高于和低于同步转速时都能坚持发电状况; ? 额定风速以下通过转速限度保障最佳的叶尖速比□□□□□,告竣最大功率跟踪; ? 转子电流的频率为转差频率□□□,扈从转速变革□□□,能够通过限度转速□□□□,控 制转子电流的频率□□□□□,告竣输出电能的恒频限度( 双馈异步发电机 f1=pfm+f2); ? 能够通过矢量变换限度本事□□□□□,告竣发电机输出有功功率、无功功率解 耦□□□□□,通过调理转子电压的幅值□□□□□,就能限度发电机定子输出的无功功率 □□□,调理功率因数; ? 能够通过限度转子电流的巨细□□□,限度发电机的转速□□□□,电流增大转速降 低□□□,电流减小转速增大。 紧要本事请求 1、 处境要求 ? ? ? ? ? ? ? 生活温度 □□□□:-40℃到+50℃ 运转温度 □□□□:-30℃到+40℃ 相对湿度 □□□□□:0 到95% 限度片面防护品级□□□□□:IP54 功率单位片面防护品级□□□□□: IP21 海拔高度□□□□:1000m 冷却式样 □□□□: 空冷 3、变频器范例数据 范例的单位先容 ? ? ? ? ? ? ? ? ? 整流单位 斩波单位 逆变单位 变压器单位 机侧和网侧平波电抗器 Crow bar 电途 机侧和网侧滤波器 配电体例 限度体例 整流 斩波 逆变电源 CROWBAR 电途 限度体例 LVRT先容 ? ? ? ? 邦网对LVRT的请求 LV对机组的影响 目前范例的处置计划 LVRT的限度政策 邦网对LVRT的请求 ? LVRT( Low Voltage Ride Through□□□□□,LVRT)是风电体例低电压穿越 本领的英文缩写。是指风电体例正在并网体例正在并网点电压跌落时□□□□□,能 够坚持并网□□□□,并向电网供应无功功率□□□□□,声援电网复兴□□□,直到电网寻常 工行为止的本领。 ? 风电机组该当具有低电压穿越本领□□□□□: a)风电场务必具有正在电压跌至20%额定电压时可以支撑并网运转 625ms的低电压穿越本领; b)风电场电压正在发作跌落伍2s内可以复兴到额定电压的90%时□□□□□,风 电场务必坚持并网运转; c)对待打击岁月没有切出电网的风电场□□□□,其有功功率正在打击切除后 神速复兴□□□,起码以每秒10%额定功率的速度复兴到打击前的值; 当电网发作分别类型的打击时□□□,对机组低电压穿越的请求如下□□□: ? 1、当电网发作三相短途打击惹起并网点电压跌落时□□□□,风电场并网点 各线电压正在图中轮廓线及以上的区域内时□□□□,场内风电机组务必保障不 脱网持续运转;风电场并网点任一线电压低于或片面低于图中轮廓线 时□□□□□,场内风电机组答允从电网切出。 ? 2、当电网发作两相短途打击惹起并网点电压跌落时□□□□□,风电场并网点 各线电压正在图中轮廓线及以上的区域内时□□□,场内风电机组务必保障不 脱网持续运转;风电场并网点任一线电压低于或片面低于图中轮廓线 时□□□□,场内风电机组答允从电网切出。 ? 3、当电网发作单相短途打击惹起并网点电压跌落时□□□□,风电场并网点 各相电压正在图中轮廓线及以上的区域内时□□□,场内风电机组务必保障不 脱网持续运转;风电场并网点任一相电压低于或片面低于图中轮廓线 时□□□□□,场内风电机组答允从电网切出。 LV对机组的影响 ? 因为 DFIG 定子直接挂网□□□□,电网摇动将直接惹起定子电流的变革。当 电网电压骤降时□□□□,DFIG 发出的功率不行实时送出□□□,导致定子侧出现很大 的打击电流。因为定、转子之间的强耦合□□□□,打击电流立时被通报到转子 侧;又由于电压骤降导致电磁转矩变小□□□,运转滑差增大□□□,使馈入转子的 功率扩大□□□,进一步惹起转子回途的过压和过流。况且□□□□,大电流会导致电 机死心饱和、电抗减小□□□,本质转子电流还要进一步增大。转子能量流 经转子侧变换器之后□□□□□,一片面被电网侧变换器通报到电网□□□□,其余的为直 流母线电容充电□□□□□,导致母线电压神速升高。若是不行实时采用爱惜措□□□□, 定、转子绕组仅靠其本身电阻和漏抗亏损以胁制浪涌电流□□□□□,过大的电流 和电压将导致励磁变频器、定转子绕组以及母线电容损坏。 与发电机额定容量比拟□□□□□,励磁变频器容量较小□□□□,对待一台兆瓦级风电 机组□□□,当运转转速束缚正在0.7~1.3 pu 时□□□□,变频器容量寻常为 0.25~0.35 pu□□□□□,故只可对发电体例出现片面限度成就□□□□,因而电网电压骤降时务必采 取爱惜步伐胁制RSC的过电流和变换器直流侧的过电压。况且□□□,定转子 电流的大幅摇动会酿成 DFIG 电磁转矩的热烈变革□□□□,对风电机组呆滞系 统出现很大的扭切应力挫折。以是□□□,电压骤降时DFIG限度政策的紧要目 标该当是对转子过电流、直流母线过电压以及电磁转矩振荡的有用抑。 目前范例的处置计划 ? 目前常用的LVRT处置计划□□□□□,一是采用电阻来短接转子绕组来旁途转 子侧变流器□□□□□,为转子侧的浪涌电流供应一条通途□□□□□,风力发电变频器原理即是目前常用的 Crowbar电途。遵照所用开闭元件的分别□□□□□, Crowbar电途分为主动式 和被动式2种□□□□□,此中被动式采用晶闸管□□□□,主动式采用IGBT等可自闭断 器件。二是通过订正限度政策来告竣□□□□,这种式样正在电网电压跌落较少 时对比便利□□□□□,正在电网电压跌落对比大时□□□□,纯正的考改动限度政策仍旧 不行告竣穿越。目前各变流器厂家紧要采用第一种计划. ? 下图为目前对比盛行的LVRT处置计划所采用的Crowbar电途。 感谢□□□□□!

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