变流系统幻灯片（switch）

《变流系统幻灯片（switch）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《变流系统幻灯片（switch）（37页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、金风1.5MW风电机组变流系统一 （switch系统）,主要内容： 一、switch变流系统一次系统图 二、变流柜结构图解 三、 switch变流系统的电网侧控制原理 四、 switch变流系统的电机侧控制原理 五、制动功率模块原理（典型应用） 六、主控、变流系统的通讯连接 七、switch变流系统的柜体内部冷却 八、变流器维护拆装安全,一、 1.5MW机组switch变流一次系统图,该变流器采用了可控整流的方式把发电机发出的电整流为直流电，通过网侧逆变模块把直流电变成工频交流电并入电网。其控制方式为分布式控制。 网侧和发电机侧各有独立的控制器，以网侧控制器为主控制器，其它控制器为子控制器。,

2、如图所示：1U1为网侧逆变功率模块，2U1和3U1为发电机侧整流功率模块，4U1为制动功率模块，3H1为预充电模块。 网侧逆变功率模块1U1的作用是将直流母线上的电能转换成为电网能够接受的形式并传送到电网上。而发电机侧整流功率模块2U1和3U1则是将发电机发出的电能转换成为直流电能传送到直流母线上。 制动功率模块4U1则是在某种原因使得直流母线上的电能无法正常向电网传递或直流母线电压过高时，将多余的电能在电阻4R1和5R1上通过发热消耗掉，以避免直流母线电压过高造成器件的损坏。 3H1模块的作用是在变流器工作之前，给直流母排进行预充电，因为直流母排上带有容量很大的电容器，若不预充电，则在闭合主

3、断路器时会对系统造成很大的电流冲击。,switch变流柜结构,按键功能描述： 复位故障 选择键 1）数值确认 2）故障历史复位 1）菜单和页的上翻 2）数值的增加 1）菜单和页的下翻 2）数值的减少 1）菜单返回 2）数字位向左选择 3）退出编辑模式 1）菜单进入 2）数字位向右选择 3）进入编辑模式 启动按钮 停机按钮,柜2,柜3,柜4、5,变流器功率模块控制器,三、switch变流系统的电网侧控制原理,在全功率变流系统中，为便于分析，通常将电网侧逆变功率单元1U1称为网侧变流器，将发电机侧整流功率单元2U1、3U1称为电机侧变流器。网侧变流器1U1的作用是将直流母线上的有功功率转换为恒幅恒

4、频的三相交流电馈入电网，保证功率因数，并减小对电网的谐波污染,。,从图中可以看到，网侧功率模块控制对象有电网电压和直流母线电压。这两个控制对象本质上分别代表网侧无功功率和有功功率。 一般来说，当网侧电压上升时，需要网侧模块提供感性无功；而当网侧电压下降时则需要提供容性无功。,其中电网电压为可选项，实际系统中并没有这个功能，而以WTC（机组主控制器）给出的无功功率指令代替。根据这个无功指令，考虑到电网电压波动有限，则可以直接得到这个无功对应的无功电流，如下式所示：,式中Idref为无功电流，Q为给定无功，Us为电网电压。,根据电网电压也可以产生无功输出给定，但在目前的系统中并没有实现这一功能。

5、有功功率是由发电机提供的，发电机发出的有功功率通过发电机侧功率模块转化为直流有功输送到直流母线上。 而网侧功率模块则将直流母线上的有功转换为交流有功输送到电网上。,当直流母线上输入有功功率增加到大于通过网侧模块输送到电网上的有功时，将导致直流母线电压上升；而当直流输入有功功率下降到小于输送到电网的有功时，直流母线电压会下降。 也就是说，直流母线电压的变化直接反应了发电机发出的功率的变化。网侧功率模块通过监测直流母线电压的波动，就可以得到输出有功电流的大小。,四、switch变流系统的电机侧控制原理,从图中可以看到这里只给出了一套绕组对应的功率模块的控制框图。这是由于两套绕组在控制原理上是一致的

6、，只是在控制的相位上有一定偏差。,图中编码器在实际系统中是不存在的，实际上采用的是无速度矢量控制原理。通过这一控制方式，可以得到转子转速，从而得到转子磁场位置角r。通过VACON公司的核心算法，可以从电机电枢电流及电机参数推导得到转子磁场的旋转速度。,从框图上可以看到这里采用的是直接转子磁场定向控制。 首先根据检测得到的转子磁场的旋转速度，积分得到转子磁场位置角r。根据这个位置角r，对检测得到的发电机定子电流进行三相静止坐标系到两相同步旋转坐标系的变换，得到转矩电流分量iq和励磁电流分量id。这两个量作为电流闭环控制的反馈量。,转矩电流的参考给定有两个来源： （1）由转速参考给定与检测得到的转

7、子速度进行比较，然后经过PI调节器得到转矩电流给定。 （2）根据转矩给定直接得到转矩电流给定。,励磁电流的参考给定则比较复杂。首先根据直流母线电压推算出对应的定子最大端电压，将这个电压和前馈电压值比较，将其中较小者作为机端电压最大值。再将这个结果和电压给定进行比较，再经过磁场控制器得到励磁电流给定。 注意，这里虽然用PI调节器的符号表示磁场控制器，但实际上与一般的PI调节器是有一定区别的。,在得到励磁电流/转矩电流的给定和反馈之后，通过电流调节器可以得到转矩电压/励磁电压的参考给定值Udref/Uqref。 再根据转子磁场位置角r，对这两个给定进行两相同步旋转坐标系到三相静止坐标系的变换，得到

8、发电机机端三相电压的给定。根据这三相给定，PWM模块给出功率器件的驱动脉冲。,五、制动功率模块原理（典型应用）,六、主控、变流系统的通讯连接,1、主控与变流通讯的连接 ProfibusDP通信，485信号 2、变流模块之间的通讯 CAN总线通讯,1、主控与变流通讯连接 ProfibusDP通信，485信号 是一种现场层的高速数据传送通信。主站周期地读取从站的信息并周期地向从站发送信息。在此提供智能化设备所需的非周期性通信以进行组态、诊断和报警处理。 传输介质是双绞线,2、变流模块之间通讯 CAN总线 CAN是控制器局域网络通讯(Controller Area Network, CAN)的简称，

9、是由研发和生产汽车电子产品的德国BOSCH公司开发，目前已经成为国际标准（ISO 11898）。是国际上应用最广泛的现场总线之一,从硬件上看，这些控制器的基本配置一致，从控制角度看，1U1 的控制器是变流器主要的控制核心，通过它变流器完成和WTC之间的信息和命令交互，同时完成对其他控制器的操作。 1U1 和2U1 及3U1控制器及功率模块之间通过光纤和CAN总线连接，而4U1与其他控制器的连接通过CAN总线实现，这是因为1U1/2U1/3U1之间需要高速通讯以满足系统正常运行所需，而制动功率模块的响应时间可以慢一些。,六、switch变流系统的柜体内部冷却,switch变流控制柜内有一套风冷却

10、系统，可以在变流柜内形成风冷却循环以防止出现局部过热现象，并且柜体内还装有湿度监测传感器，以保障变流系统在适宜的湿度下工作。,八、变流器安全、维护检修,1、安全注意事项 2、维护检修,1、安全注意事项,对变频器进行任何操作前，变频器操作人员应具有一套完整的安全措施，并且具有本设备的操作说明（包括操作手册和技术文件） 禁止用高压绝缘测试设备直接测试与变频器连接的电缆绝缘，需要测试时必须断开与变频器和控制设备的连接。 当用示波器测试变频器的供电电路时，示波器的供电电源和同步信号应使用隔离变压器，同时示波器应放在绝缘桌或绝缘板上，示波器的操作一定要戴绝缘手套进行，示波器不能接地； 变频器电磁干扰的保

11、护 1.保证柜内所有设备都要可靠接地，与变频器连接的任何控制设备均可靠接地。 2.保证所有的控制、通讯回路连接线电缆屏蔽层完好并可靠接地，截断电缆的端头时应尽可能整齐，保证未经屏蔽的线段尽可能短。 变频器拆卸注意事项： 1.即使变频器处于不工作状态，以下端子仍然可能带有危险的电压。 电源端子L/L1、N/L2、L3或U1/L1、V1/L2、W1/L3 连接发电机的U、V、W端子，DC/B、DC/B,2.拆卸变频器前，必须断开所有电源开关（包括关闭UPS），必要时断开箱变高、低压侧开关； 3.断开所有电源开关后，从变流控制器显示屏上观察母线电压降至0V，等待约1520分钟（为确保安全起见，分别从

12、1U1、2U1、3U1和4U1的显示屏上对母线电压进行确认），然后用万用表测量输入侧各相电压确认均为0V，方可进行拆卸工作； 4.在排放水冷系统的散热水时必须穿戴好防护用品，防止刺激性气体吸入和防止高温高压的散热水烫伤，同时要将拆除的水管用堵头堵上紧，防止异物进入，在紧固水管时，用力均匀，不要野蛮用力导致水管损坏； 5.拆除过程中不要将螺栓、垫片以及螺母掉如变频器和柜内，拆下的螺栓以及螺母放置要放置在一起，保证没有垫片螺栓丢失。如果拆卸过程中有垫片或螺母掉落，必须将其找到，并确定没有任何遗留物遗留在变频器和柜内； 6.连接到变频器的供电电源电缆，发电机电缆和控制电缆必须按照规定进行连接，避免由

13、于变频器工作所造成的感性或容性干扰。,变频器的日常维护保养及其检修工作,1.定期对变频器进行除尘。必要时可将整流模块、逆变模块和控制柜内的线路板拆出后进行除尘。变频器下进风口、上出风口是否积尘或因积尘过多而堵塞。变频器因本身散热要求通风量大，故运行一定时间以后，表面积尘十分严重，须定期清洁除尘 2.将变频柜打开后，仔细检查交、直流母排有无变形、腐蚀、氧化、母排连接处螺丝有无松脱、各安装固定点处紧固螺丝有无松脱、固定用绝缘片或绝缘柱有无老化开裂或变形。如有应及时更换、重新紧固，对已发生变形的母排须校正后重新安装。 3.对线路板、母排等除尘后，进行必要的防腐处理，涂刷绝缘漆。对已出现局部放电、拉弧

14、的母排须去除毛刺后再进行处理。对已损坏的绝缘板进行绝缘处理后，紧固并测试绝缘并认为合格后方可投入使用。 4.风扇运行是否正常，必要时需维修或更换（建议每2年对散热电机的轴承进行更换）。 5.检查电容器是否正常，有条件的可对电容容量、漏电流耐压等进行测试，对不符合要求的进行更换。 6.对整流、逆变部分的二极管等用万用表进行电气检测。测定其正向、反向电阻值，并制定表格作好记录。看各极间阻值是否正常、同一型号的器件一致性是否良好，必要时更换。 7.对断路器和其他辅助接触器的接触电阻进行检测，并做好记录，必要时更换。 8.仔细检查端子排有无老化、氧化、松脱，是否存在短路隐形故障，接线是否牢固，各电路板接插头接插是否牢固，进出主电源线连接是否可靠、连接处有无发热氧化现象，接地是否良好。 10.电抗器有无异常，电气性能是否正常。,11.拆除维护光纤时插头带有卡口的，要按住卡口再取，不能直接拉光纤线。否则易损坏光纤 。检查取下的光纤有无损伤，必要时进行更换，同时要用光纤保护帽将光纤头套起来，防止光纤端面划伤。 12.拆除维护控制模块、板卡时一定要释放手上的静电，以防静电将模块击穿损坏。有条件建议戴上防静电手套或防静电护腕。,谢 谢 ! Thank you!,