W2000SEG變流器原理和功能

1、1 上海電氣風(fēng)電設(shè)備有限公司技術(shù)部變流器功能原理及調(diào)試故障排除變流器功能原理及調(diào)試故障排除2目錄目錄 DFIG系統(tǒng)系統(tǒng)變速恒頻控制原理變速恒頻控制原理功率因數(shù)調(diào)節(jié)功率因數(shù)調(diào)節(jié)變流器系統(tǒng)圖變流器系統(tǒng)圖并網(wǎng)過程并網(wǎng)過程技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù)硬件結(jié)構(gòu)硬件結(jié)構(gòu)變流器調(diào)試變流器調(diào)試變流器故障排除變流器故障排除3=3=3f = fGridf fGrid齒輪箱齒輪箱雙饋感應(yīng)雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)風(fēng)輪風(fēng)輪DFIG 系統(tǒng)系統(tǒng)電網(wǎng)側(cè)變流器電網(wǎng)側(cè)變流器電機(jī)側(cè)變流器電機(jī)側(cè)變流器交直交電壓型變流器交直交電壓型變流器4DFIG 系統(tǒng)系統(tǒng)雙PWM變流器主電路結(jié)構(gòu)圖從電網(wǎng)吸收電能向電網(wǎng)發(fā)送電能網(wǎng)側(cè)變換器交流側(cè)三相電壓進(jìn)線電抗器的等效

2、電阻和電感網(wǎng)側(cè)變換器交流側(cè)三相電流直流環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能電容DFIG轉(zhuǎn)子繞組的漏感和等效電阻DFIG轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢5DFIG 系統(tǒng)系統(tǒng)交流側(cè)功率因數(shù)控制保持直流環(huán)節(jié)電壓穩(wěn)定調(diào)節(jié)控制轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流頻率，以實(shí)現(xiàn)DFIG變速恒頻運(yùn)行調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流幅值和相位控制DFIG電勢的相位和頻率確保DFIG輸出解耦的有功功率和無功功率6變速恒頻控制原理變速恒頻控制原理變速恒頻：轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速跟蹤風(fēng)速的變化，定子側(cè)恒頻恒壓輸出。變速恒頻：轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速跟蹤風(fēng)速的變化，定子側(cè)恒頻恒壓輸出。21fpffmf1 定子電流頻率，與電網(wǎng)頻率相同；定子電流頻率，與電網(wǎng)頻率相同；p電機(jī)極對數(shù)；電機(jī)極對數(shù)；fm轉(zhuǎn)子機(jī)械頻率，轉(zhuǎn)子機(jī)械頻率，fm=

3、n/60（n為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速）；為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速）；f2轉(zhuǎn)子電流頻率；轉(zhuǎn)子電流頻率；n n小于定子旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速小于定子旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速nsns時(shí)，處于亞同步運(yùn)行狀態(tài)，上式取正號，時(shí)，處于亞同步運(yùn)行狀態(tài)，上式取正號，此時(shí)變流器向發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子提供交流勵(lì)磁，發(fā)電機(jī)由定子發(fā)出電能給電網(wǎng)；此時(shí)變流器向發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子提供交流勵(lì)磁，發(fā)電機(jī)由定子發(fā)出電能給電網(wǎng)；n n大于大于nsns時(shí)，處于超同步運(yùn)行狀態(tài)，上式取負(fù)號，此時(shí)發(fā)電機(jī)由定子和轉(zhuǎn)時(shí)，處于超同步運(yùn)行狀態(tài)，上式取負(fù)號，此時(shí)發(fā)電機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子發(fā)出電能給電網(wǎng)，變流器的能量逆向流動(dòng)；子發(fā)出電能給電網(wǎng)，變流器的能量逆向流動(dòng)；n n等于等于nsns時(shí)，處于同步運(yùn)

4、行狀態(tài)，時(shí)，處于同步運(yùn)行狀態(tài)，f2=0f2=0，變流器向轉(zhuǎn)子提供直流勵(lì)磁；，變流器向轉(zhuǎn)子提供直流勵(lì)磁；因此，當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速因此，當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速n n變化時(shí)，即變化時(shí)，即pfmpfm變化，若控制變化，若控制f2 f2相應(yīng)變化，可使相應(yīng)變化，可使f1 f1保保持恒定不變，即與電網(wǎng)頻率保持一致，也就實(shí)現(xiàn)了變速恒頻控制。持恒定不變，即與電網(wǎng)頻率保持一致，也就實(shí)現(xiàn)了變速恒頻控制。7功率因數(shù)調(diào)節(jié)功率因數(shù)調(diào)節(jié) 考慮到風(fēng)電系統(tǒng)的功率擾動(dòng)以及考慮到風(fēng)電系統(tǒng)的功率擾動(dòng)以及電網(wǎng)本身的供電質(zhì)量問題，因此希望風(fēng)電網(wǎng)本身的供電質(zhì)量問題，因此希望風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電機(jī)輸出有功功率可調(diào)節(jié)，力發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電機(jī)輸出有功功率可調(diào)節(jié)，同時(shí)還能

5、改變輸出功率因數(shù)。通過轉(zhuǎn)子同時(shí)還能改變輸出功率因數(shù)。通過轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器勵(lì)磁控制，可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電側(cè)變頻器勵(lì)磁控制，可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在穩(wěn)定狀態(tài)下的總有功功率和轉(zhuǎn)差機(jī)組在穩(wěn)定狀態(tài)下的總有功功率和轉(zhuǎn)差率不隨功率因數(shù)設(shè)定值的變化而變化。率不隨功率因數(shù)設(shè)定值的變化而變化。其總有功功率由機(jī)組的風(fēng)機(jī)功率特性與其總有功功率由機(jī)組的風(fēng)機(jī)功率特性與風(fēng)況決定，同時(shí)，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)差率由風(fēng)風(fēng)況決定，同時(shí)，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)差率由風(fēng)力機(jī)組的總有功功率和轉(zhuǎn)速控制特性決力機(jī)組的總有功功率和轉(zhuǎn)速控制特性決定，與發(fā)電機(jī)輸出無功功率無關(guān)。定，與發(fā)電機(jī)輸出無功功率無關(guān)。8變流器系統(tǒng)圖變流器系統(tǒng)圖9變流器系統(tǒng)圖變流器系統(tǒng)圖10變流器系統(tǒng)圖變流

6、器系統(tǒng)圖11并網(wǎng)過程并網(wǎng)過程12并網(wǎng)過程并網(wǎng)過程13技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù)發(fā)電機(jī)額定功率：2100kW同步轉(zhuǎn)速：1500 rpm轉(zhuǎn)速范圍：983至1983 rpm額定轉(zhuǎn)速：1812 rpm額定電壓：690V +/- 10%電網(wǎng)頻率：50Hz +/-2.5%功率因數(shù)可調(diào)范圍：容性/欠勵(lì)0.95感性/過勵(lì)0.95定子額定電流(Cos phi=1) ：1460A電網(wǎng)側(cè)變流器容量：570 kVA電機(jī)側(cè)變流器容量：1015 kVAdu/dt 1500V/sDC-link：1100V DC14硬件結(jié)構(gòu)硬件結(jié)構(gòu)15硬件結(jié)構(gòu)硬件結(jié)構(gòu)16硬件結(jié)構(gòu)硬件結(jié)構(gòu)17變流器調(diào)試變流器調(diào)試 1、開始作業(yè)前檢查絕緣 2、確保斷電后

7、再次通電的安全 3、檢查安全保護(hù)器件是否失效 4、檢查器件的接地和短路情況 5、任何帶電的器件需要密封或隔離變流器調(diào)試安全作業(yè)要求變流器調(diào)試安全作業(yè)要求18變流器調(diào)試變流器調(diào)試1、對變流器的柜子進(jìn)行目測檢查2、合上所有斷路器開關(guān)3、給變流器導(dǎo)入發(fā)電機(jī)參數(shù)(需要用到SEG提供的客戶版調(diào)試軟件）變流器調(diào)試前準(zhǔn)備變流器調(diào)試前準(zhǔn)備19變頻器手動(dòng)并網(wǎng)調(diào)試變頻器手動(dòng)并網(wǎng)調(diào)試在變頻器操作面板上將工作模式打到手動(dòng)工作模式20變頻器手動(dòng)并網(wǎng)調(diào)試變頻器手動(dòng)并網(wǎng)調(diào)試21變頻器手動(dòng)并網(wǎng)調(diào)試變頻器手動(dòng)并網(wǎng)調(diào)試I/O檢查22變頻器手動(dòng)并網(wǎng)調(diào)試變頻器手動(dòng)并網(wǎng)調(diào)試23變頻器手動(dòng)并網(wǎng)調(diào)試變頻器手動(dòng)并網(wǎng)調(diào)試同步化24變頻器手動(dòng)并

8、網(wǎng)調(diào)試變頻器手動(dòng)并網(wǎng)調(diào)試手動(dòng)并網(wǎng)調(diào)試完畢，停止風(fēng)機(jī)。25變頻器自動(dòng)并網(wǎng)調(diào)試變頻器自動(dòng)并網(wǎng)調(diào)試在變頻器操作面板上將工作模式打到自動(dòng)工作模式26變頻器調(diào)試報(bào)告的填寫變頻器調(diào)試報(bào)告的填寫27故障分析故障分析1_變頻器故障變頻器故障風(fēng)機(jī)頻報(bào)風(fēng)機(jī)頻報(bào)IGBT overload 28 上圖顯示轉(zhuǎn)子側(cè)上圖顯示轉(zhuǎn)子側(cè)K與與L曲線出現(xiàn)了瞬間的電壓電流尖峰，可能是轉(zhuǎn)子相間短路曲線出現(xiàn)了瞬間的電壓電流尖峰，可能是轉(zhuǎn)子相間短路造成。造成。 對此我們通過一下方法進(jìn)行了驗(yàn)證。對此我們通過一下方法進(jìn)行了驗(yàn)證。 首先分析故障的事件記錄：首先分析故障的事件記錄：29 上圖是以前故障事件記錄情況，通過上圖我們可以看出，首先是HU_X4_11出現(xiàn)錯(cuò)誤，然后是IGBT Over Load，X4_11是對IGBT的V相故障的監(jiān)測信號線，所以故障來自轉(zhuǎn)子側(cè)V相（即轉(zhuǎn)子L相），如果確實(shí)是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子問題，我們將轉(zhuǎn)子的K、L、M順序變?yōu)長、M、K