風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制技術(shù) 課件2-5 變流系統(tǒng)

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制技術(shù)主要內(nèi)容第二章

控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)及傳感器制動(dòng)機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)偏航系統(tǒng)變槳機(jī)構(gòu)變流系統(tǒng)安全保護(hù)控制回路傳感器第五節(jié)變流系統(tǒng)一、雙饋?zhàn)兞髌鞯慕M成雙饋?zhàn)兞髌鞴β蚀蠹s為發(fā)電機(jī)功率的30%，位于繞

線轉(zhuǎn)子異步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子和電網(wǎng)之間，相對(duì)于全功率逆變來說，雙饋?zhàn)兞鳒p小了變流損失，降低了變流器的成本。雙饋?zhàn)兞髌饔膳潆姴糠?、主控部分、進(jìn)線濾波部分、網(wǎng)側(cè)變流器、轉(zhuǎn)子側(cè)變流器和Crowbar保護(hù)電路組成。第五節(jié)變流系統(tǒng)雙饋?zhàn)兞髌鲀?nèi)部組成第五節(jié)變流系統(tǒng)二、雙饋?zhàn)兞髌鞲鞴δ苣K的作用配電部分主要為并網(wǎng)斷路器、防雷保護(hù)電路、輔助電源電路等，各整機(jī)集成廠商對(duì)此部分都可能有不同的要求，而其他部分通常是變流器制造商的標(biāo)準(zhǔn)配置。第五節(jié)變流系統(tǒng)主控部分是整個(gè)變流器的控制核心，負(fù)責(zé)對(duì)網(wǎng)側(cè)變流器和轉(zhuǎn)子側(cè)交流器的控制，負(fù)責(zé)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制器和用戶PC的通信控制以及對(duì)并網(wǎng)斷路器的控制，同時(shí)要監(jiān)測(cè)變流器的狀態(tài)并做出及時(shí)的響應(yīng)。第五節(jié)變流系統(tǒng)進(jìn)線濾波部分承擔(dān)著網(wǎng)側(cè)低通濾波的任務(wù)，使變流器的輸入輸出電流能正弦化，減小高頻諧波的影響。還有使變流器直流電容預(yù)充電的功能，避免變流器投入工作時(shí)的瞬間沖擊電流。網(wǎng)側(cè)變流器(ISU)是直流電壓和電網(wǎng)之間的過渡，作用是使直流過渡電壓不受轉(zhuǎn)子功率大小及方向的影響。第五節(jié)變流系統(tǒng)轉(zhuǎn)子側(cè)變流器(INU）控制制著轉(zhuǎn)子電流的幅值和相位，從而控制這發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和功率因數(shù)。因轉(zhuǎn)子交流器承擔(dān)著調(diào)節(jié)整機(jī)無功功率的任務(wù)，流過很大的無功電流，因而其容量大于網(wǎng)側(cè)變流器容量。轉(zhuǎn)子側(cè)輸出經(jīng)過du/dt濾波器連接發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，du/dt濾波器起到抑制電壓瞬變和峰值的作用。第五節(jié)變流系統(tǒng)Crowbar保護(hù)電路在電網(wǎng)或發(fā)電機(jī)出現(xiàn)意外故障時(shí)起作用，當(dāng)電網(wǎng)或發(fā)電機(jī)定子出現(xiàn)短路時(shí)，將造成轉(zhuǎn)子電壓瞬間上升，Crowbar電路將能吸收這部分瞬間能量以保護(hù)發(fā)電機(jī)和變流器。如以全控電力器件構(gòu)建Crowbar電路并配以后備UPS電源，則可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)低電壓穿壓穿越。第五節(jié)變流系統(tǒng)三、全功率變流器的組成全功率變流器也是一個(gè)雙PWM的變流器，硬件構(gòu)

成體系與雙饋?zhàn)兞髌鞑o太大不同，只是在發(fā)電機(jī)側(cè)連接的是定子繞組，而雙饋?zhàn)兞髌鬟B接的是轉(zhuǎn)子繞組。此外就是全功率變流器不配備Crowbar保護(hù)電路，但全功率變流器需要在直流環(huán)節(jié)配備可控的泄放電阻以適應(yīng)電網(wǎng)低電壓穿越的要求。第五節(jié)變流系統(tǒng)由于全功率變流器的換流容量大，所以在架構(gòu)上可以采取多路并聯(lián)的方式，如圖所示的全功率變流器結(jié)構(gòu)中就采用了三個(gè)通道的并聯(lián)。值得指出的是，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組使用的兆瓦級(jí)永磁同步發(fā)電機(jī)通常采用多相繞組，以減小直流側(cè)的電壓波動(dòng)，于是變流器也可采用每個(gè)通道對(duì)應(yīng)一組發(fā)電機(jī)三相繞組的接法。第五節(jié)變流系統(tǒng)在變流器與發(fā)電機(jī)定子繞組間應(yīng)配備一個(gè)開關(guān)，防止在維修時(shí)，由于永磁發(fā)電機(jī)自由運(yùn)轉(zhuǎn)而在發(fā)電機(jī)定子繞組產(chǎn)生的空載電動(dòng)勢(shì)造成人身傷害。第五節(jié)變流系統(tǒng)全功率變流器結(jié)構(gòu)第五節(jié)變流系統(tǒng)四、變流器的控制變流器是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的一個(gè)執(zhí)行元件，受風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)的控制，其通信方式一般為現(xiàn)場(chǎng)總線(CANopen、Profibus-DP等)，通信速率通常為lMbit/s或500kbit/s，其運(yùn)行給定值通常為無功功率、轉(zhuǎn)矩。用戶可以用PC通過光纖或網(wǎng)線連接變流器進(jìn)行配置和調(diào)試。第五節(jié)變流系統(tǒng)發(fā)電機(jī)尾部的編碼器信號(hào)將通過雙絞雙屏蔽信號(hào)線接到變流器。無速度傳感器的控制方式由于控制計(jì)算延時(shí)較大，目前還沒有得到廣泛應(yīng)用。第五節(jié)變流系統(tǒng)變流控制的實(shí)現(xiàn)通常有兩種方法：1）矢量控制：矢量控制變頻技術(shù)被大多數(shù)變流器制造商所采用，其實(shí)質(zhì)是通過坐標(biāo)變換將異步電機(jī)轉(zhuǎn)換為等效的直流電機(jī)，從而獨(dú)立控制電流的勵(lì)磁分量和轉(zhuǎn)矩分量，使異步電機(jī)獲得能和直流電機(jī)相媲美的動(dòng)態(tài)控制性能。第五節(jié)變流系統(tǒng)2）直接轉(zhuǎn)矩控制變頻技術(shù)在大功率變流器領(lǐng)域中為ABB所獨(dú)有，其特點(diǎn)是不需要模仿直流電機(jī)的控制，