NBT-并聯(lián)型風(fēng)電變流器控制系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范

NB/TXXXXX—XXXX

并聯(lián)型風(fēng)電變流器控制系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范

1范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了并聯(lián)型風(fēng)電變流器控制系統(tǒng)的基本技術(shù)要求及試驗(yàn)方法等。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并聯(lián)型風(fēng)電變流器控制系統(tǒng)（以下簡稱“控制系統(tǒng)”）。

2規(guī)范性引用文件

下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

NB/T31017-2018風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主控制系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范

NB/T31015-2018永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)變流器技術(shù)規(guī)范

NB/T31014-2018雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)變流器技術(shù)規(guī)范

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1

控制系統(tǒng)controlsystem

并聯(lián)型風(fēng)機(jī)變流器接收風(fēng)機(jī)主控制系統(tǒng)命令，控制變流器運(yùn)行和保護(hù)，使其保持在穩(wěn)定范圍內(nèi)運(yùn)行

的系統(tǒng)。

3.2

變流單元converterunit

具有交直交功率變換功能的電力電子變換單元，包括PFC電感、網(wǎng)側(cè)三相橋臂組件、機(jī)側(cè)三相橋臂

組件、du/dt電感及變流單元控制器等。

3.3

并聯(lián)型風(fēng)電變流器paralleledwindturbineconverter

由多個并聯(lián)連接的變流單元，以及配電裝置和散熱系統(tǒng)等構(gòu)成，并通過控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制實(shí)現(xiàn)更大

運(yùn)行功率的風(fēng)電變流器。多個并聯(lián)連接的變流單元一般采用網(wǎng)側(cè)并聯(lián)、機(jī)側(cè)并聯(lián)或機(jī)網(wǎng)側(cè)并聯(lián)的并聯(lián)方

式。

3.4

變流器控制器convertercontroller

1

NB/TXXXXX—XXXX

獨(dú)立于變流單元，控制并聯(lián)型風(fēng)電變流器整體運(yùn)行的控制器。

3.5

變流單元控制器converterunitcontroller

變流單元內(nèi)部,控制本變流單元運(yùn)行的控制器。

3.6

變流單元配置converterunitconfiguration

并聯(lián)型風(fēng)電變流器配置的變流單元數(shù)量用M表示：M=N+X；

N：基本變流單元數(shù)，額定功率運(yùn)行所必須數(shù)量；

X：大于等于1時，表示配置的變流單元數(shù)滿足額定功率運(yùn)行之外還有冗余。

3.7

非滿配置運(yùn)行non-fullconfigurationoperation

并聯(lián)型風(fēng)電變流器在部分變流單元故障退出運(yùn)行后，采用人工干預(yù)或自動啟動方式，部分正常的變

流單元恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)。

3.8

變流器功率可用率poweravailabilityofparallelwindpowerconverter

并聯(lián)型風(fēng)電變流器根據(jù)當(dāng)前可用變流單元數(shù)量，計(jì)算其系統(tǒng)可運(yùn)行功率相對于變流器額定功率的比

例。

3.9

變流單元電流額定值ratedcurrentofconverterunit

變流單元宣稱能長期運(yùn)行的電流，或并聯(lián)型風(fēng)電變流器僅N個變流單元運(yùn)行，運(yùn)行電流是額定電流

時，各運(yùn)行的變流單元應(yīng)平均承擔(dān)的電流，用Iir表示。

3.10

零序環(huán)流系數(shù)zerosequencecirculatingcurrentcoefficient

并聯(lián)型風(fēng)電變流器運(yùn)行時存在不流入電網(wǎng)和電機(jī)，在變流單元之間流動的零序環(huán)流電流。將變流單

元三相電流采樣數(shù)據(jù)處理后得到的零序分量值與變流單元額定電流值的比值，用百分?jǐn)?shù)表示：

?0

?0=×100%

???

式中：

K0——零序環(huán)流系數(shù)；

I0——零序電流有效值。

3.11

2

NB/TXXXXX—XXXX

變流單元電流不均衡度currentunbalancedegreeofconverterunit

并聯(lián)型風(fēng)電變流器各變流單元同相實(shí)際輸出電流在并聯(lián)端不均衡，其不均衡程度用變流單元電流不

均衡度表示：

|???（??/?）|

??=×100%

???

Ki——變流單元電流不均衡度；

Ii——變流單元實(shí)際電流；

It——并聯(lián)型風(fēng)電變流器并聯(lián)點(diǎn)總電流。

3.12

集中控制centralizedcontrol

并聯(lián)型風(fēng)電變流器系統(tǒng)由變流器控制器統(tǒng)一控制，各變流單元控制器執(zhí)行指令運(yùn)行的控制方式。

3.13

主從控制master-slavecontrol

變流單元控制器具備完全控制能力，作為主控制器的變流單元控制器下發(fā)指令和同步信號給其他作

為從控制器的變流單元控制器，從控制器接收主控制器指令及同步信號并執(zhí)行的控制方式。

3.14

獨(dú)立控制independentcontrol

每一個變流單元控制器均與風(fēng)電機(jī)組主控連接，各變流單元控制器獨(dú)立控制各變流單元運(yùn)行的控制

方式。

4技術(shù)要求

如無特殊規(guī)定，并聯(lián)型全功率風(fēng)電變流器應(yīng)滿足NB/T31015中規(guī)定的功能性能要求，并聯(lián)型雙饋式

風(fēng)電變流器應(yīng)滿足NB/T31014中規(guī)定的功能性能要求。

4.1控制方式

控制方式應(yīng)符合系統(tǒng)構(gòu)成及運(yùn)行方式要求，可采用集中控制方式、主從控制方式或者獨(dú)立控制等，

控制方式應(yīng)符合附錄A的規(guī)定。

4.2運(yùn)行邏輯

4.2.1并聯(lián)型風(fēng)電變流器啟機(jī)控制

控制系統(tǒng)接收風(fēng)電機(jī)組主控制系統(tǒng)啟機(jī)命令后，各變流單元可同時或逐個啟機(jī)，并實(shí)時將并聯(lián)型變

流器系統(tǒng)狀態(tài)反饋給主控?？刂葡到y(tǒng)在只有部分變流單元正常的情況下，應(yīng)能啟動正常變流單元，并保

持故障變流單元的切除狀態(tài)。控制系統(tǒng)應(yīng)和風(fēng)電機(jī)組主控制系統(tǒng)在啟機(jī)策略上達(dá)成一致。

4.2.2并聯(lián)型風(fēng)電變流器停機(jī)控制

3

NB/TXXXXX—XXXX

控制系統(tǒng)接收風(fēng)電機(jī)組主控制系統(tǒng)命令停機(jī)，或故障條件觸發(fā)停機(jī)。正常停機(jī)過程中，不同變流單

元控制器應(yīng)協(xié)調(diào)配合，各變流單元可同時或逐個停機(jī)，以減小對風(fēng)電機(jī)組的電氣和機(jī)械沖擊，最長停機(jī)

時間不應(yīng)超過機(jī)組規(guī)定值。故障停機(jī)時，控制系統(tǒng)應(yīng)和風(fēng)電機(jī)組主控制系統(tǒng)在停機(jī)策略上達(dá)成一致。

4.2.3并聯(lián)型風(fēng)電變流器運(yùn)行控制

控制系統(tǒng)應(yīng)實(shí)時根據(jù)變流單元的可運(yùn)行數(shù)量，計(jì)算并聯(lián)型風(fēng)電變流器可用容量，實(shí)時上報(bào)給風(fēng)電機(jī)

組主控制系統(tǒng)，并根據(jù)風(fēng)電機(jī)組主控制系統(tǒng)指令協(xié)調(diào)并聯(lián)型風(fēng)電變流器高效運(yùn)行。

當(dāng)并聯(lián)型風(fēng)電變流器發(fā)生單個或多個變流單元故障時，控制系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)運(yùn)行控制策略實(shí)現(xiàn)非滿配置

運(yùn)行，以提升并聯(lián)型風(fēng)電變流器運(yùn)行的可靠性和利用率。

4.2.4并聯(lián)型風(fēng)電變流器保護(hù)功能

控制系統(tǒng)在變流單元出現(xiàn)異?；虺^其可承受限值時，應(yīng)能觸發(fā)故障保護(hù)的功能，以保護(hù)并聯(lián)型風(fēng)

電變流器和風(fēng)電機(jī)組。

對于會造成系統(tǒng)損壞的故障，控制系統(tǒng)應(yīng)及時切除故障變流單元，防止故障的擴(kuò)大，同時并聯(lián)系統(tǒng)

其余變流單元應(yīng)能被可靠保護(hù)。對于不會造成系統(tǒng)損壞的故障，且控制系統(tǒng)正常運(yùn)行的條件下，將故障

信息做好處理并報(bào)給風(fēng)電機(jī)組主控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)應(yīng)能進(jìn)行故障變流單元減載停機(jī)控制?？刂葡到y(tǒng)應(yīng)

和風(fēng)電機(jī)組主控制系統(tǒng)在保護(hù)功能策略上達(dá)成一致。

4.3性能要求

4.3.1零序環(huán)流抑制

并聯(lián)型風(fēng)電變流器應(yīng)具備環(huán)流抑制能力，零序環(huán)流系數(shù)不大于5%。

4.3.2變流單元電流不均衡度

額定運(yùn)行條件下，并聯(lián)型風(fēng)電變流器各變流單元電流不均衡度應(yīng)不大于5%。

注：一般采用等容量變流單元并聯(lián)，對于不等容量并聯(lián)，變流單元電流不均衡度不在此標(biāo)準(zhǔn)做約束。

5試驗(yàn)方法

5.1試驗(yàn)平臺

試驗(yàn)平臺可由主控模擬裝置和常規(guī)的變流器實(shí)物構(gòu)成，推薦試驗(yàn)平臺見圖1和圖2，或采用半實(shí)物仿

真平臺作為等效試驗(yàn)平臺。實(shí)物試驗(yàn)平臺應(yīng)具備與實(shí)際工作等效的電氣條件，宜模擬風(fēng)場條件。半實(shí)物

仿真平臺步長和實(shí)時性應(yīng)滿足與實(shí)物平臺基本一致。

4

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圖1全功率并聯(lián)型風(fēng)機(jī)變流器測試平臺示意圖

圖2雙饋并聯(lián)型風(fēng)機(jī)變流器測試平臺示意圖

5.2測試測量設(shè)備

測量儀器儀表應(yīng)滿足以下要求：

a）試驗(yàn)中的測量儀器、儀表、傳感器均應(yīng)經(jīng)計(jì)量部門檢定并在有效期內(nèi)，且在被測頻率范圍內(nèi)滿

足精度要求；

b）試驗(yàn)時采用的電氣測量儀表的精度應(yīng)不低于0.5級（兆歐表除外），電流互感器的準(zhǔn)確度不低于

0.2級，溫度計(jì)的誤差不應(yīng)大于±1℃，其他非電氣測量儀表的準(zhǔn)確度相當(dāng)于1.0級且應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的

規(guī)定。若產(chǎn)品試驗(yàn)要求更高一級的測試儀表，應(yīng)在產(chǎn)品技術(shù)協(xié)議中明確規(guī)定。

5

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5.3試驗(yàn)項(xiàng)目

5.3.1變流器啟機(jī)控制試驗(yàn)

額定的電網(wǎng)條件和對應(yīng)的電機(jī)工況下，主控模擬裝置下發(fā)啟機(jī)命令給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前

變流單元配置情況應(yīng)按照啟機(jī)控制邏輯正常啟機(jī)?；蛲ㄟ^半實(shí)物仿真平臺，模擬上述試驗(yàn)條件對控制系

統(tǒng)進(jìn)行啟機(jī)控制測試。測試結(jié)果應(yīng)滿足4.2.1的要求。

5.3.2變流器停機(jī)控制試驗(yàn)

在并聯(lián)型風(fēng)電變流器額定運(yùn)行條件下，通過主控模擬裝置下發(fā)停機(jī)命令給控制系統(tǒng)，或通過觸發(fā)控

制系統(tǒng)故障保護(hù)條件，進(jìn)行停機(jī)控制測試?；蚩赏ㄟ^半實(shí)物仿真平臺，模擬上述試驗(yàn)條件對控制系統(tǒng)進(jìn)

行測試。測試結(jié)果應(yīng)滿足4.2.2的要求。

5.3.3零序環(huán)流抑制試驗(yàn)

并聯(lián)型風(fēng)電變流器一般分為網(wǎng)側(cè)機(jī)側(cè)并聯(lián)、網(wǎng)側(cè)并聯(lián)機(jī)側(cè)獨(dú)立、網(wǎng)側(cè)獨(dú)立機(jī)側(cè)并聯(lián)三種方式。

對于網(wǎng)側(cè)機(jī)側(cè)并聯(lián)變流器，環(huán)流測試方法如下：

圖3網(wǎng)側(cè)機(jī)側(cè)并聯(lián)變流器測試示意圖

1）在額定電網(wǎng)電壓、額定電網(wǎng)頻率、網(wǎng)側(cè)變流器輸出額定功率條件下，使用數(shù)據(jù)采集儀和電流互

感器分別測試并記錄變流單元網(wǎng)側(cè)1~N的三相電流瞬時值、變流單元機(jī)側(cè)1~N的三相電流瞬時值。

2）按照附錄B中的零序分量計(jì)算方式，分別計(jì)算出變流單元網(wǎng)側(cè)1~N、變流單元機(jī)側(cè)1~N的零序電流

有效值。取變流單元網(wǎng)側(cè)中的零序電流Ig0max和變流單元機(jī)側(cè)中的零序電流Im0max分別計(jì)算出變流單元網(wǎng)側(cè)

和變流單元機(jī)側(cè)的零序環(huán)流系數(shù)。

在額定工況下，按照相同的采樣和零序分量計(jì)算方式，分別計(jì)算出機(jī)側(cè)變流單元1~N的零序電流有

效值。取機(jī)側(cè)變流單元中的零序電Im0max計(jì)算出機(jī)側(cè)變流單元的零序環(huán)流系數(shù)。

并聯(lián)型風(fēng)電變流器額定運(yùn)行條件下，變流單元之間的零序環(huán)流應(yīng)滿足4.3.1的要求。

5.3.4變流單元電流不均衡度試驗(yàn)

變流單元電流不均衡度在額定電網(wǎng)電壓、額定電網(wǎng)頻率、網(wǎng)側(cè)變流器輸出額定功率條件下進(jìn)行測試，

使用數(shù)據(jù)采集儀和電流互感器采集電流數(shù)據(jù)。

對于網(wǎng)側(cè)機(jī)側(cè)并聯(lián)變流器，采用圖3的方式進(jìn)行測試。

1）采集變流單元網(wǎng)側(cè)1~N的三相電流瞬時值、變流單元機(jī)側(cè)1~N的三相電流瞬時值數(shù)據(jù)；

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NB/TXXXXX—XXXX

2）按照附錄B中有效值計(jì)算方式，分別計(jì)算出變流單元網(wǎng)側(cè)1~N、變流單元機(jī)側(cè)1~N的電流有效值，

并按照3.11中的定義計(jì)算出變流單元網(wǎng)側(cè)和變流單元機(jī)側(cè)的電流不均衡度。

對于網(wǎng)側(cè)并聯(lián)機(jī)側(cè)獨(dú)立變流器，采用圖4的方式進(jìn)行測試。

圖4網(wǎng)側(cè)并聯(lián)機(jī)側(cè)獨(dú)立變流器測試示意圖

1）采集變流單元網(wǎng)側(cè)1~N的三相電流瞬時值數(shù)據(jù)；

2）按照附錄B中有效值計(jì)算方式，分別計(jì)算出變流單元網(wǎng)側(cè)1~N的電流有效值，并按照3.11中的定

義計(jì)算出變流單元網(wǎng)側(cè)的電流不均衡度。

對于網(wǎng)側(cè)獨(dú)立機(jī)側(cè)并聯(lián)變流器，采用圖5的方式進(jìn)行測試。

圖5網(wǎng)側(cè)獨(dú)立機(jī)側(cè)并聯(lián)變流器測試示意圖

1）采集變流單元機(jī)側(cè)1~N的三相電流瞬時值數(shù)據(jù)；

2）按照附錄B中有效值計(jì)算方式，分別計(jì)算出變流單元機(jī)側(cè)1~N的電流有效值，并按照3.11中的定

義計(jì)算出變流單元機(jī)側(cè)的電流不均衡度。

并聯(lián)型風(fēng)電變流器額定運(yùn)行條件下，變流單元電流不均衡度應(yīng)滿足4.3.2的要求。

7

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附錄A

（資料性附錄）

典型控制方式

A.1集中控制方式

集中控制的控制系統(tǒng)由變流器控制器和變流單元控制器組成，示意圖見圖A.1。

風(fēng)電機(jī)組主控系統(tǒng)

變流器控制器

變流單元1控制器變流單元n控制器

圖A.1集中控制方式控制系統(tǒng)示意圖

變流器控制器與風(fēng)電機(jī)組主控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時通信和變流單元控制器進(jìn)行實(shí)時通信。變流器控制器

接收風(fēng)電機(jī)組主控制系統(tǒng)下發(fā)的控制字，執(zhí)行算法和邏輯功能，并下發(fā)指令給變流單元控制器。變流單

元控制器接收變流器控制器指令，并運(yùn)行。

A.2主從控制方式

主從控制的控制系統(tǒng)由具備完全控制能力的變流單元控制器組成，示意圖見圖A.2。

圖A.2主從控制方式控制系統(tǒng)（串行拓?fù)洌┦疽鈭D

主從控制系統(tǒng)中作為主控制器的變流單元控制器與風(fēng)電機(jī)組主控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時通信,與其他變流

單元控制器進(jìn)行實(shí)時通信。當(dāng)主控制器由于故障等原因退出時，有新的主控制器產(chǎn)生。并聯(lián)變流單元控

制器鏈接可以是串行拓?fù)?，星型拓?fù)浠颦h(huán)形拓?fù)涞取?/p>

8

NB/TXXXXX—XXXX

A.3獨(dú)立控制方式

獨(dú)立控制方式控制系統(tǒng)，變流單元控制器各自與風(fēng)電機(jī)組主控制系統(tǒng)進(jìn)行通信，獨(dú)立執(zhí)行風(fēng)電機(jī)組

主控制系統(tǒng)指令，各控制器之間保持并聯(lián)同步運(yùn)行。獨(dú)立控制方式控制系統(tǒng)示意圖見圖A.3。

風(fēng)電機(jī)組主控系統(tǒng)

變流單元控制器1變流單元控制器2變流單元控制器n

圖A.3獨(dú)立控制方式控制系統(tǒng)示意圖

9

NB/TXXXXX—XXXX

附錄B

（資料性附錄）

B.1零序分量計(jì)算方式

零序分量為網(wǎng)側(cè)變流單元或機(jī)側(cè)變流單元三相輸出電流瞬時值求和并進(jìn)行有效值計(jì)算得到的值。數(shù)

據(jù)采集裝置和電流互感器帶寬均需大于10MHz。當(dāng)并聯(lián)型風(fēng)機(jī)變流器達(dá)到額定運(yùn)行工況后，開始采集數(shù)

據(jù)，數(shù)據(jù)采集時間為1min。

零序分量瞬時值計(jì)算：

?0=??+??+??..........…..（B.1）

零序分量有效值計(jì)算方法：

?

∫?2??

?=00..........…..（B.2）

0????

式中：

I0——零序分量瞬時值；

I0rms——零序分量有效值；

Ia——a相電流瞬時值；

Ib——b相電流瞬時值；

Ic——c相電流瞬時值；

T——滑窗時間，推薦值為一個基波周期。

B.2有效值計(jì)算方式

數(shù)據(jù)采集裝置和電流互感器帶寬均需大于10MHz。當(dāng)并聯(lián)型風(fēng)機(jī)變流器達(dá)到額定運(yùn)行工況后，開始

采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集時間為1min。有效值計(jì)算方式為測量相電流后，首先計(jì)算一個基波周期內(nèi)基波分量

的傅里葉系數(shù)。（這里僅給出a相電流ia的計(jì)算等式，其他相電流的計(jì)算方法與之相同）。

2?

?=∫?(?)cos?(2???)??..........…..（B.3）

?,????????1

2?

?=∫?(?)sin?(2???)??.....………..（B.4）

?,????????1

式中：

f1――基波頻率。

其基波相電壓有效值：

?2+?2

?=√?,????,???………………..（B.5）

?12

________________________________

10

ICS

NB

中華人民共和國能源行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

NB/Txxxxx—xxxx

并聯(lián)型風(fēng)電變流器控制系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范

Technicalspecificationforcontrolsystemofparalleledwindpower

converter

（征求意見稿）

NB/TXXXX—202X

部件名稱測點(diǎn)名稱傳感器頻率范圍

低頻振動加速度傳感器

主軸承徑向

主軸承

低頻振動加速度傳感器

主軸承軸向（選配）

低頻振動加速度傳感器

齒輪箱輸入端徑向

低頻振動加速度傳感器

齒輪箱一級行星級徑向

通頻振動加速度傳感器

齒輪箱齒輪箱二級行星級徑向

通頻振動加速度傳感器

齒輪箱三級行星級徑向

齒輪箱輸出軸軸向通頻振動加速度傳感器

通頻振動加速度傳感器

發(fā)電機(jī)徑向1

發(fā)電機(jī)

通頻振動加速度傳感器

發(fā)電機(jī)徑向2

注：發(fā)電機(jī)測點(diǎn)根據(jù)發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)，測點(diǎn)選擇1個或2個。

半直驅(qū)式風(fēng)電機(jī)組“雙主軸承+齒輪箱（三級行星）”振動測點(diǎn)配置見表A.7。

表A.7半直驅(qū)式“雙主軸承+齒輪箱（三級行星）”結(jié)構(gòu)測點(diǎn)配置

部件名稱測點(diǎn)名稱傳感器頻率范圍

前主軸承徑向0.1Hz～≥10000Hz

主軸承

后主軸承徑向0.1Hz～≥10000Hz

齒輪箱輸入端徑向0.1Hz～≥10000Hz

齒輪箱一級行星級徑向0.1Hz～≥10000Hz

齒輪箱齒輪箱二級行星級徑向0.5Hz～≥10000Hz

齒輪箱三級行星級徑向0.5Hz～≥10000Hz

齒輪箱輸出軸軸向通頻振動加速度傳感器

發(fā)電機(jī)徑向10.5Hz～≥10000Hz

發(fā)電機(jī)

發(fā)電機(jī)徑向20.5Hz～≥10000Hz

注：發(fā)電機(jī)測點(diǎn)根據(jù)發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)，測點(diǎn)選擇1個或2個。

半直驅(qū)式風(fēng)電機(jī)組“主軸承+齒輪箱（二級行星）”振動測點(diǎn)配置見表A.8

表A.8半直驅(qū)式“主軸承（內(nèi)置）+齒輪箱（二級行星）”結(jié)構(gòu)測點(diǎn)配置

部件名稱測點(diǎn)名稱傳感器頻率范圍

主軸承主軸承徑向0.1Hz～≥10000Hz

齒輪箱一級行星級徑向（1點(diǎn)）0.1Hz～≥10000Hz

齒輪箱

齒輪箱二級行星級徑向（11點(diǎn)）0.5Hz～≥10000Hz

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NB/T20216—xx