《mw變流系統(tǒng)培訓》PPT課件

1、金風1.5MW風機的變流系統(tǒng)介紹（verteco系統(tǒng)）作者：孫偉1培訓ppt主要內(nèi)容：一、1.5MW機組verteco變流系統(tǒng)的主拓撲結(jié)構(gòu)二、verteco變流系統(tǒng)三、verteco變流系統(tǒng)的電網(wǎng)側(cè)控制原理四、verteco變流系統(tǒng)的電機側(cè)控制原理五、主控與變流系統(tǒng)的連接六、Verteco變流系統(tǒng)的柜體內(nèi)部冷卻2培訓ppt一、Verteco變流系統(tǒng)主拓撲結(jié)構(gòu) 該變流器采用了可控整流的方式把發(fā)電機發(fā)出的電整流為直流電，通過網(wǎng)側(cè)逆變模塊把直流電變成工頻交流電并入電網(wǎng)。其控制方式為分布式控制，這種方式和它的主電路拓撲結(jié)構(gòu)相對應(yīng)。 網(wǎng)側(cè)和發(fā)電機側(cè)各有獨立的控制器，以網(wǎng)側(cè)控制器為主控制器，其它控制器為子

2、控制器。3培訓pptVerteco變流器系統(tǒng)原理圖 4培訓ppt 如圖所示：1U1為網(wǎng)側(cè)逆變功率模塊，2U1和3U1為發(fā)電機側(cè)整流功率模塊，4U1為制動功率模塊。 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)電機側(cè)整流功率模塊2U1和3U1則是將發(fā)電機發(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，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。5培訓ppt二、Verteco變流系統(tǒng) 6培訓ppt7培訓ppt網(wǎng)側(cè)斷路器

3、1Q1機械鎖定鑰匙的鑰匙把的位置處于水平方向時斷路器處于機械鎖定狀態(tài)，在需要進行機械鎖定時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表明斷路器處于正常工作狀態(tài)，此位置無法移除鑰匙。8培訓ppt9培訓ppt按鍵功能描述： 復位故障 選擇鍵 1）數(shù)值確認 2）故障歷史復位 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）菜單進入 2）數(shù)字位向右選擇 3）進入編輯模式 啟動按鈕 停機按鈕10培訓ppt11培訓ppt12培訓ppt 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

4、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 的控制器是變流器主要的控制核心，通過它變流器完成和WTC之間的信息和命令交互，同時完成對其他控制器的操作。 13培訓ppt 1U1 和2U1 及3U1控制器及功率模塊之間通過光纖和CAN總線連接，而4U1與其他控制器的連接通過CAN總線實現(xiàn)，這是因為1U1/2U1/3U1之間需要高速通訊以滿足系統(tǒng)正常運行所需，而制動功率模塊的相應(yīng)時間可以慢一些。14培訓ppt三、verteco變流系統(tǒng)的電網(wǎng)側(cè)控制原理 網(wǎng)側(cè)功率單元的作用

5、是將直流母線上的直流有功功率轉(zhuǎn)換為50Hz交流有功功率傳送到電網(wǎng)上。其控制對象為直流母線電壓。其控制原理框圖為：15培訓ppt 從圖中可以看到，網(wǎng)側(cè)功率模塊控制對象有電網(wǎng)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，當網(wǎng)側(cè)電壓上升時，需要網(wǎng)側(cè)模塊提供感性無功；而當網(wǎng)側(cè)電壓下降時則需要提供容性無功。 16培訓ppt 其中電網(wǎng)電壓為可選項，實際系統(tǒng)中并沒有這個功能，而以WTC（機組主控制器）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，Q為無功給定，Us為電網(wǎng)電壓。

6、 17培訓ppt 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)中并沒有實現(xiàn)這一功能。 有功功率是由發(fā)電機提供的，發(fā)電機發(fā)出的有功功率通過發(fā)電機側(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。 18培訓ppt 當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，將導致直流母線電壓上升；而當直流輸入有功功率下降到小于輸送到電網(wǎng)的有功時，直流母線電壓會下降。19培訓ppt 也就是說，直流母線電壓的變化直接反應(yīng)了發(fā)電機發(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。20培訓ppt四、

7、verteco變流系統(tǒng)的電機側(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。 21培訓ppt 圖中光電碼盤在實際系統(tǒng)中是不存在的，實際上采用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r。通過VACON公司的核心算法，可以從電機電樞電流及電機參數(shù)推導得到轉(zhuǎn)子磁場的旋轉(zhuǎn)速度。 22培訓ppt 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r。根據(jù)這個位置

8、角r，對檢測得到的發(fā)電機定子電流進行三相靜止坐標系到兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標系的變換，得到轉(zhuǎn)矩電流分量iq和勵磁電流分量id。這兩個量作為電流閉環(huán)控制的反饋量。 23培訓ppt 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。24培訓ppt 勵磁電流的參考給定則比較復雜。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端電壓最大值。再將這個結(jié)果和電壓給定進行比較，再經(jīng)過磁場控制器得到勵磁電流給定。 注意，這里雖然用PI調(diào)節(jié)器的符號表示磁場控制器，但實

9、際上與一般的PI調(diào)節(jié)器是有一定區(qū)別的。25培訓ppt 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r，對這兩個給定進行兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標系到三相靜止坐標系的變換，得到發(fā)電機機端三相電壓的給定。根據(jù)這三相給定，PWM模塊給出功率器件的驅(qū)動脈沖。 26培訓ppt制動功率模塊使用原理（典型應(yīng)用）27培訓ppt五、主控與變流系統(tǒng)的連接1、主電纜 （1）變流系統(tǒng)電源電纜， 400VAC，56mm2； （2）變流系統(tǒng)UPS電源電纜， 230VAC 32.5mm2； （3）電流互感器電纜， 400VAC 42.5mm2。 28培訓ppt2、控制和通信電纜（1）Profibus DP通信電纜，485信號（2）控制線，24VDC 10 x1mm2。29培訓ppt2.1 控制和通訊信號 （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 30培訓ppt2.2 變流和主控連接的10芯控制線的控制信號 變流系統(tǒng)準備啟動； 變流系統(tǒng)故障； 變流系統(tǒng)急停； 變流系統(tǒng)急停