變頻柜發(fā)電機(jī)

Sunday,February4,20241IngeteamV3.3converter1.變頻柜發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)概述；2.變頻器內(nèi)部工作原理2.1基本電子元件2.2整流橋工作原理；2.3電機(jī)側(cè)工作原理；2.4變頻器內(nèi)部結(jié)構(gòu)；2.5變頻器5個(gè)工況；3.發(fā)電機(jī)控制3.1雙電源并聯(lián)運(yùn)行的條件3.2發(fā)電機(jī)并網(wǎng)的條件；3.3發(fā)電機(jī)電壓頻率控制；3.4發(fā)電機(jī)電壓相角和幅值控制；3.5發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)脫網(wǎng)過(guò)程3.6發(fā)電機(jī)的三個(gè)工況4.變頻柜布局5.變頻柜冷卻回路6.圖紙Sunday,February4,202421.變頻柜的功能及結(jié)構(gòu)概述功能：與主控系統(tǒng)協(xié)同工作，通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電流的頻率和電流強(qiáng)度等參數(shù)，使定子并網(wǎng)并盡最大可能向電網(wǎng)輸出電能。主控系統(tǒng)變頻柜發(fā)電機(jī)集電環(huán)KM52EFG8定子ENCODERFG5電網(wǎng)變頻柜冷卻系統(tǒng)輔助電源通訊溫度監(jiān)控發(fā)電機(jī)測(cè)速輔助信號(hào)采集FG2變壓器電壓電流合閘驅(qū)動(dòng)，脫扣信號(hào)反饋信號(hào)網(wǎng)側(cè)機(jī)側(cè)Sunday,February4,202432.1基本電子元件可控元件：IGBT(開(kāi)關(guān)頻率快),SCR(晶閘管)；不可控元件：二極管。單向?qū)ㄐ?。GCEG+-+-+-負(fù)載負(fù)載負(fù)載UGAKVC>VE，UG控制電壓，IGBT導(dǎo)通。開(kāi)關(guān)頻率KHZ數(shù)量級(jí)。VA>VK，UG控制電壓，SCR導(dǎo)通。開(kāi)關(guān)頻率不高。VA>VK，二級(jí)管導(dǎo)通。UGSunday,February4,202442.2整流橋的工作原理當(dāng)VAB>0,VV2和VV3導(dǎo)通，當(dāng)VAB<0,VV4和VV1導(dǎo)通，負(fù)載波形如右上圖。UtVABABC+-負(fù)載VV1VV2VV3VV4VV5VV6電流從A>>VV2>>負(fù)載>>VV3>>B電流從B>>VV4>>負(fù)載>>VV1>>AUtV負(fù)載Sunday,February4,202453.3逆變側(cè)工作原理UtVABABCVV1VV2VV3VV4VV5VV6+-M3~U0U0-U0當(dāng)電機(jī)需要VAB>0,VV4和VV1導(dǎo)通，當(dāng)電機(jī)需要VAB<0,VV2和VV3導(dǎo)通，電機(jī)VAB經(jīng)濾波后波形如右上圖。電流從母線(xiàn)+>>VV1>>電機(jī)A相>>B相>>VV4>>母線(xiàn)-電流從母線(xiàn)+>>VV3>>電機(jī)B相>>A相>>VV1>>母線(xiàn)-tU濾波后的VABSunday,February4,202462.4變頻器的功能及結(jié)構(gòu)概述KM52RKM52BUSRBUS3AC690V網(wǎng)側(cè)IGBT機(jī)側(cè)IGBTSMARTCROWBARLL001,2FF060RRCCKC001KC002100Ω阻容回路+1Ω2Ω預(yù)充電回路阻容吸收回路網(wǎng)側(cè)電抗器DC母線(xiàn)KM52BUSRRDES1KΩ母線(xiàn)放電回路去轉(zhuǎn)子LL003轉(zhuǎn)子側(cè)電抗器Crowbar回路2006.3-42006&201720082006.7-8200720072017.62006.32006.6Sunday,February4,202472.5變頻器的5個(gè)工況KM52RKM52BUSRBUS3AC690V網(wǎng)側(cè)IGBT去轉(zhuǎn)子KM52BUSRRDESLL001,2LL003FF060RRCCKC001KC002100Ω1KΩ阻容回路+1Ω2Ω預(yù)充電回路阻容吸收回路母線(xiàn)放電回路網(wǎng)側(cè)電抗器轉(zhuǎn)子側(cè)電抗器DC母線(xiàn)預(yù)充電；全壓充電；發(fā)電狀態(tài)-亞同步； 發(fā)電狀態(tài)-超同步；4.低穿-恢復(fù)；5.急停；USMARTCROWBARCrowbar回路2006.3-42006&201720082006.7-8200720072017.62006.32006.6機(jī)側(cè)IGBT整流逆變整流逆變Sunday,February4,202483.1雙電源并聯(lián)運(yùn)行的條件目的：電源并聯(lián)運(yùn)行需要避免的問(wèn)題：兩個(gè)電源內(nèi)部環(huán)流（包括短路，短路是強(qiáng)大內(nèi)部環(huán)流的表現(xiàn)）。電源1電源2并網(wǎng)開(kāi)關(guān)負(fù)載ab1b2當(dāng)Vb1<Vb2時(shí)，電源1會(huì)有部門(mén)電流流向電源2內(nèi)部形成在環(huán)流；當(dāng)Vb1>Vb2時(shí)，電源2會(huì)有部門(mén)電流流向電源1內(nèi)部形成在環(huán)流；當(dāng)Vb1=Vb2時(shí)，兩個(gè)電源間不存在環(huán)流。在風(fēng)場(chǎng)中，兩個(gè)電源分別是：電網(wǎng)和風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)結(jié)論：并網(wǎng)運(yùn)行的兩個(gè)電源在任何時(shí)候不得產(chǎn)生相對(duì)的電勢(shì)差。Sunday,February4,202493.2發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行的條件正弦交流電三個(gè)基本參數(shù)：幅值、頻率和相角。UUmtαT(f)UtAUtBUtDUtC發(fā)電機(jī)并網(wǎng)條件：發(fā)電機(jī)輸出電壓與電網(wǎng)電壓的幅值、頻率和相角必須相同。幅值不同頻率不同相角不同都相同U=Umsin(2πft+α)Sunday,February4,2024103.3發(fā)電機(jī)定子電壓頻率控制三相交流發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速n0:f:并網(wǎng)頻率；p:極對(duì)數(shù)。此公式對(duì)同步電機(jī)和異步電機(jī)都適用。廣義上講，n0也就是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速。Gamesa雙饋異步電機(jī)的極對(duì)數(shù)為2，所以n0=1500rpmSunday,February4,2024113.3發(fā)電機(jī)定子電壓頻率控制雙饋異步發(fā)電機(jī)具有一定同步電機(jī)特性，定子的輸出頻率與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)有直接關(guān)系，即轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速n0，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速由轉(zhuǎn)子機(jī)械轉(zhuǎn)速（nr）和電磁轉(zhuǎn)速(nre)疊加而成。由于nr根據(jù)風(fēng)況而變化，為了保持定子輸出頻率穩(wěn)定，那么變頻柜通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子的電磁轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)，也就是調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子頻率。fre為轉(zhuǎn)子頻率根據(jù)上面方程可以得出：Sunday,February4,2024123.4發(fā)電機(jī)定子電壓相角和幅值控制相角控制：根據(jù)上一節(jié)內(nèi)容，可通過(guò)控制轉(zhuǎn)子頻率控制定子輸出頻率，即把轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速控制在同步轉(zhuǎn)速。但是轉(zhuǎn)子各相軸線(xiàn)與定子對(duì)應(yīng)相軸線(xiàn)的初始位置并不確定，所以系統(tǒng)通過(guò)POLETEST在風(fēng)機(jī)啟動(dòng)之初來(lái)測(cè)定初始相角，以保證風(fēng)機(jī)并網(wǎng)時(shí)定子電壓相角與電網(wǎng)電壓相角一致。POLETEST過(guò)程：高速軸剎車(chē)，然后向轉(zhuǎn)子注入電流，最后測(cè)量定子的電壓信號(hào)，根據(jù)測(cè)得的電壓信號(hào)計(jì)算轉(zhuǎn)子和定子初始角度。幅值控制：定子電壓幅值受定子磁鏈控制，根據(jù)測(cè)得的電網(wǎng)電壓可得出定子磁鏈的給定值，定子磁鏈?zhǔn)苻D(zhuǎn)子電流強(qiáng)度控制，所以可通過(guò)控制轉(zhuǎn)子電流強(qiáng)度達(dá)到控制定子電壓幅值的目的。Sunday,February4,2024133.5發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)脫網(wǎng)過(guò)程并網(wǎng)過(guò)程：1.poletest;2.當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到800rpm時(shí)，電網(wǎng)側(cè)開(kāi)始工作，F(xiàn)G8合閘；3.當(dāng)轉(zhuǎn)速到1000rpm時(shí)，電機(jī)側(cè)開(kāi)始工作；4.當(dāng)定子電壓達(dá)到并網(wǎng)條件后，并網(wǎng)接觸器吸合，風(fēng)機(jī)并網(wǎng)；5.并網(wǎng)后，發(fā)電機(jī)速度設(shè)定為1680rpm,前30秒風(fēng)機(jī)功率增長(zhǎng)率不大于75KW。脫網(wǎng)過(guò)程：1.當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速低于950rpm時(shí)，并網(wǎng)接觸器斷開(kāi)；2.確定并網(wǎng)接觸器斷開(kāi)后，電機(jī)側(cè)停止工作；3.當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速低于750rpm時(shí)，電網(wǎng)側(cè)停止工作。變頻柜發(fā)電機(jī)集電環(huán)KM52EFG8定子ENCODERFG5電網(wǎng)輔助電源發(fā)電機(jī)測(cè)速FG2變壓器電壓電流合閘驅(qū)動(dòng)，脫扣信號(hào)反饋信號(hào)測(cè)量電網(wǎng)電壓、電流網(wǎng)側(cè)機(jī)側(cè)Sunday,February4,2024143.6發(fā)電機(jī)的三個(gè)工況變頻柜發(fā)電機(jī)集電環(huán)KM52EFG8定子ENCODERFG5輔助電源發(fā)電機(jī)測(cè)速FG2電壓電流合閘驅(qū)動(dòng)，脫扣信號(hào)反饋信號(hào)測(cè)量電網(wǎng)電壓、電流機(jī)側(cè)網(wǎng)側(cè)電網(wǎng)根據(jù)上面轉(zhuǎn)子頻率計(jì)算公式，頻率和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速有直接關(guān)系：1.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速nr<1500rpm，fre>0，與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向?yàn)橥颍姶呸D(zhuǎn)矩做正功，轉(zhuǎn)子從電網(wǎng)吸收能量；2.當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速nr=1500rpm時(shí)，fre=0,轉(zhuǎn)子中為直流電流，雙饋電機(jī)等同于同步電機(jī)，轉(zhuǎn)子幾乎不吸收能量；3.當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速nr>1500rpm時(shí)，fre<0，轉(zhuǎn)子頻率為負(fù)向，電磁轉(zhuǎn)矩做負(fù)功，轉(zhuǎn)子經(jīng)變頻器向電網(wǎng)回饋能量n0=1500rpmnr為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速Sunday,February4,2024154.變頻柜的功能及結(jié)構(gòu)概述柜子號(hào)功能A進(jìn)線(xiàn)柜B銅排和FG8柜C并網(wǎng)接觸器KM52ED開(kāi)關(guān)柜E逆變柜（整流和逆變）F逆變柜（整流和逆變）GCCU及繼電器柜HCCU及繼電器柜I電抗柜J轉(zhuǎn)子出線(xiàn)柜Sunday,February4,2024165.變頻柜冷卻回路變頻器功率模塊的冷卻方式為水冷，過(guò)程如下： 泵將溫度較低的冷卻液送到變頻器，冷卻液吸收功率器件釋放的熱量后到達(dá)散熱器，熱的冷卻液和空氣在散熱器中進(jìn)行熱交換，熱的空氣被抽出機(jī)艙，溫度較低的冷卻液被再次送回變頻器。傳感器和執(zhí)行器：P1:測(cè)量冷卻回路的壓力狀態(tài)；PT3:測(cè)量變頻器冷卻液的溫度；S700:測(cè)量冷卻液的液位M780:水泵電機(jī)；M781:散熱器風(fēng)扇電機(jī)，雙速電機(jī)：當(dāng)風(fēng)機(jī)輸出功率小，發(fā)熱量小的時(shí)候,M78