變流金風(fēng)1.5mw風(fēng)機(jī)switch變流系統(tǒng)培訓(xùn)課件

1、金風(fēng)1.5MW風(fēng)機(jī)Switch變流系統(tǒng)培訓(xùn)課件,主要內(nèi)容：,1、 1.5MW機(jī)組Switch變流系統(tǒng)主拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 2、 Switch變流系統(tǒng)控制框圖 3、 Switch變流系統(tǒng)的電網(wǎng)側(cè)控制原理4、 Switch變流系統(tǒng)的電機(jī)側(cè)控制原理 5、 Switch變流系統(tǒng)和主控的聯(lián)系 6、 Switch變流系統(tǒng)的柜體內(nèi)部冷卻,一、Switch變流系統(tǒng)主拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),該變流器采用可控整流的方式把發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電整流為直流電，通過網(wǎng)側(cè)逆變單元把

2、直流電逆變?yōu)楣ゎl交流電饋入電網(wǎng)。其控制方式為分布式控制，即每個功率單元都能夠獨(dú)立的執(zhí)行控制、保護(hù)、監(jiān)測等功能，功率單元之間則通過現(xiàn)場總線連接。 這種方式和它的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相對應(yīng)。,,Switch變流器系統(tǒng)原理圖,如圖所示：1U1為網(wǎng)側(cè)逆變功率模塊，2U1和3U1為發(fā)電機(jī)側(cè)整流功率模塊，4U1為制動功率模塊，3H1為預(yù)充電模塊。 網(wǎng)側(cè)逆變功率模塊1U1的作用是將直流母線上的電能轉(zhuǎn)換成為電網(wǎng)能夠接受的形式并傳送到電網(wǎng)上。而發(fā)

3、電機(jī)側(cè)整流功率模塊2U1和3U1則是將發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能轉(zhuǎn)換成為直流電能傳送到直流母線上。 制動功率模塊4U1則是在某種原因使得直流母線上的電能無法正常向電網(wǎng)傳遞或直流母線電壓過高時(shí)，將多余的電能在電阻4R1和5R1上通過發(fā)熱消耗掉，以避免直流母線電壓過高造成器件的損壞。 3H1模塊的作用是在變流器工作之前，給直流母排進(jìn)行預(yù)充電，因?yàn)橹绷髂概派蠋в腥萘亢艽蟮碾娙萜?，若不預(yù)充電，則在閉合主斷路器時(shí)會對系統(tǒng)造成很大

4、的電流沖擊。,二、Switch變流系統(tǒng)控制框圖,變流控制柜機(jī)柜,網(wǎng)側(cè)斷路器1Q1機(jī)械鎖定鑰匙的鑰匙把的位置處于水平方向時(shí)斷路器處于機(jī)械鎖定狀態(tài)，在需要進(jìn)行機(jī)械鎖定時(shí)最好將鑰匙撥到水平位置后將鑰匙拔離以確保安全。鑰匙位于與地面垂直位置時(shí)表明斷路器處于正常工作狀態(tài)，此位置無法移除鑰匙。,變流控制柜機(jī)柜1,變流控制柜機(jī)柜2,變流控制柜3,復(fù)位故障 選擇鍵 1）數(shù)值確

5、認(rèn) 2）故障歷史復(fù)位 1）菜單和頁的上翻 2）數(shù)值的增加 1）菜單和頁的下翻 2）數(shù)值的減少 1）菜單返回 2）數(shù)字位向左選擇 3）退出編輯模式 1）菜單進(jìn)入 2）數(shù)字位向右選擇 3）進(jìn)入編輯模式 啟動按鈕 停機(jī)按鈕,按鍵功能描述：,變流控制柜機(jī)柜4、5,變流控制

6、盒,變流柜中采用的功率模塊都是VACON公司生產(chǎn)的通用變頻器。這里所說的控制器也是VACON公司為變頻器所配的控制器。這些控制器和功率模塊一一對應(yīng)，相互之間通過光纖/CAN總線互連。 從硬件上看，這些控制器的基本配置一致，從控制角度看，1U1控制器是變流器的控制核心，通過它變流器完成和WTC（機(jī)組主控制器）之間的信息和命令交互，同時(shí)完成對其他控制器的操作。,1U1和2U1及3U1之間通過光纖和CAN總線連接，而4U1通過CA

7、N總線與其它控制器連接，這是因?yàn)?U1/2U1/3U1之間需要高速通訊以滿足系統(tǒng)正常運(yùn)行所需，而制動功率模塊的相應(yīng)時(shí)間可以慢一些。,三、網(wǎng)側(cè)控制原理,在全功率變流系統(tǒng)中，為便于分析，通常將電網(wǎng)側(cè)逆變功率單元1U1稱為網(wǎng)側(cè)變流器，將發(fā)電機(jī)側(cè)整流功率單元2U1、3U1稱為電機(jī)側(cè)變流器。網(wǎng)側(cè)變流器1U1的作用是將直流母線上的有功功率轉(zhuǎn)換為恒幅恒頻的三相交流電饋入電網(wǎng)，保證功率因數(shù)，并減小對電網(wǎng)的諧波污染。其控制原理框圖為：,網(wǎng)側(cè)功率模塊控制原

8、理框圖,從圖中可以看到，其控制對象為網(wǎng)側(cè)電壓和直流母線電壓，這兩個控制對象本質(zhì)上分別代表網(wǎng)側(cè)無功功率和有功功率。 一般來說，當(dāng)網(wǎng)側(cè)電壓上升時(shí)，需要網(wǎng)側(cè)模塊提供感性無功；而當(dāng)網(wǎng)側(cè)電壓下降時(shí)則需要提供容性無功。,其中電網(wǎng)電壓為可選項(xiàng)，實(shí)際系統(tǒng)中并沒有這個功能，而以WTC（機(jī)組主控制器）給出的無功功率指令代替。根據(jù)這個無功指令，考慮到電網(wǎng)電壓波動有限，則可以直接得到這個無功對應(yīng)的無功電流，如下式所示：,式中Idref為無功電流，

9、Q為無功給定，Us為電網(wǎng)電壓。,根據(jù)電網(wǎng)電壓也可以產(chǎn)生無功輸出給定，但在目前的系統(tǒng)中并沒有實(shí)現(xiàn)這一功能。 有功功率是由發(fā)電機(jī)提供的，發(fā)電機(jī)發(fā)出的有功功率通過發(fā)電機(jī)側(cè)功率模塊轉(zhuǎn)化為直流有功輸送到直流母線上。 而網(wǎng)側(cè)功率模塊則將直流母線上的有功轉(zhuǎn)換為交流有功輸送到電網(wǎng)上。,當(dāng)直流母線上輸入有功功率增加到大于通過網(wǎng)側(cè)模塊輸送到電網(wǎng)上的有功時(shí)，將導(dǎo)致直流母線電壓上升；而當(dāng)直流輸入有功功率下降到小于輸送到電網(wǎng)的有功時(shí)，直流母線電壓

10、會下降。,也就是說，直流母線電壓的變化直接反應(yīng)了發(fā)電機(jī)發(fā)出的功率的變化。網(wǎng)側(cè)功率模塊通過監(jiān)測直流母線電壓的波動，就可以得到輸出有功電流的大小。,發(fā)電機(jī)側(cè)功率模塊控制原理框圖,四、電機(jī)側(cè)控制原理,從圖中可以看到這里只給出了一套繞組對應(yīng)的功率模塊的控制框圖。這是由于兩套繞組在控制原理上是一致的，只是在控制的相位上有一定偏差，所以這里只需要給出一套繞組對應(yīng)的功率模塊控制框圖。 另外，圖中光電碼盤在實(shí)際系統(tǒng)中是不存在的，實(shí)際上采用

11、的是無速度矢量控制原理。通過這一控制方式，可以得到轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，從而得到轉(zhuǎn)子磁場位置角θr。通過VACON公司的核心算法，可以從電機(jī)電樞電流及電機(jī)參數(shù)推導(dǎo)得到轉(zhuǎn)子磁場的旋轉(zhuǎn)速度。,,從框圖上可以看到這里采用的是直接轉(zhuǎn)子磁場定向控制。首先根據(jù)檢測得到的轉(zhuǎn)子磁場的旋轉(zhuǎn)速度，積分得到轉(zhuǎn)子磁場位置角θr。根據(jù)這個位置角θr，對檢測得到的發(fā)電機(jī)定子電流進(jìn)行三相靜止坐標(biāo)系到兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的變換，得到轉(zhuǎn)矩電流分量iq和勵磁電流分量id。這兩個量作為電

12、流閉環(huán)控制的反饋量。,轉(zhuǎn)矩電流的參考給定有兩個來源： （1）由轉(zhuǎn)速參考給定與檢測得到的轉(zhuǎn)子速度進(jìn)行比較，然后經(jīng)過PI調(diào)節(jié)器得到轉(zhuǎn)矩電流給定。 （2）根據(jù)轉(zhuǎn)矩給定直接得到轉(zhuǎn)矩電流給定。勵磁電流的參考給定則比較復(fù)雜： 首先根據(jù)直流母線電壓推算出對應(yīng)的定子最大端電壓，將這個電壓和前饋電壓值比較，將其中較小者作為機(jī)端電壓最大值。再將這個結(jié)果和電壓給定進(jìn)行比較，再經(jīng)過磁場控制器得到勵磁電流給定。 注意，這里雖

13、然用PI調(diào)節(jié)器的符號表示磁場控制器，但實(shí)際上與一般的PI調(diào)節(jié)器是有一定區(qū)別的。,在得到勵磁電流/轉(zhuǎn)矩電流的給定和反饋之后，通過電流調(diào)節(jié)器可以得到轉(zhuǎn)矩電壓/勵磁電壓的參考給定值Udref/Uqref。 再根據(jù)轉(zhuǎn)子磁場位置角θr，對這兩個給定進(jìn)行兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系到三相靜止坐標(biāo)系的變換，得到發(fā)電機(jī)機(jī)端三相電壓的給定。根據(jù)這三相給定，PWM模塊給出功率器件的驅(qū)動脈沖。,制動功率模塊使用原理（典型應(yīng)用）,五、Switch變流系統(tǒng)和主

14、控的聯(lián)系,1、主電纜（1）變流系統(tǒng)電源電纜 400VAC，5х4mm2（2）變流系統(tǒng)UPS電源電纜 230VAC，3х1.5mm2（3）電流互感器電纜 400VAC，4х1.5mm2 （4） 電控系統(tǒng)總電源電纜 690VAC，3х10mm2,2、控制和通信電纜 （1）Profibus DP通信電纜； （2）控制線，24VDC，10x1mm2。,2.1 控制和通

15、訊信號 （a）主控到變流的DP信號 （b）變流到主控的DP信號 （c）硬件控制線的控制信號,2.2 變流和主控連接的10芯控制線的控制信號 ① 變流系統(tǒng)準(zhǔn)備啟動； ② 變流系統(tǒng)故障； ③ 變流系統(tǒng)急停； ④ 變流系統(tǒng)急停復(fù)位； ⑤ 變流系統(tǒng)啟動使能；,6、 Switch變流系統(tǒng)的柜體內(nèi)部冷卻,Switch變流控制柜內(nèi)有一套風(fēng)冷卻系統(tǒng)，可以在變流柜內(nèi)形成風(fēng)