風電變流器技術介紹

風能作為一種清潔的可再生能源，越來越受到世界各國的重視，我國風能資源豐富，近幾年來國家政策也大力扶持風電產(chǎn)業(yè)。我公司自06年成功研制第一臺風電變流器以來，不斷尋求技術革新嚴把質量關，目前已實現(xiàn)規(guī)?；纳a(chǎn)。
　　本文將針對市場上主流的雙饋型風電變流器進行簡介。
　　QHVERT-DFIG型風電變流器系統(tǒng)功能
　　變流器通過對雙饋異步風力發(fā)電機的轉子進行勵磁，使得雙饋發(fā)電機的定子側輸出電壓的幅值、頻率和相位與電網(wǎng)相同，并且可根據(jù)需要進行有功和無功的獨立解耦控制。
　　變流器控制雙饋異步風力發(fā)電機實現(xiàn)軟并網(wǎng)，減小并網(wǎng)沖擊電流對電機和電網(wǎng)造成的不利影響。
　　變流器提供多種通信接口，如Profibus,CANopen等（可根據(jù)用戶要求擴展），用戶可通過這些接口方便的實現(xiàn)變流器與系統(tǒng)控制器及風場遠程監(jiān)控系統(tǒng)的集成控制。
　　變流器配電系統(tǒng)提供雷擊、過流、過壓、過溫等保護功能。
　　變流器提供實時監(jiān)控功能，用戶可以實時監(jiān)控風機變流器運行狀態(tài)。
　　變流器可根據(jù)海拔進行特殊設計，可以按客戶定制實現(xiàn)低溫、高溫、防塵、防鹽霧等運行要求。
　　QHVERT-DFIG型風電變流器基本原理
　　變流器采用三相電壓型交-直-交雙向變流器技術，核心控制采用具有快速浮點運算能力的“雙DSP的全數(shù)字化控制器”；在發(fā)電機的轉子側變流器實現(xiàn)定子磁場定向矢量控制策略，電網(wǎng)側變流器實現(xiàn)電網(wǎng)電壓定向矢量控制策略；系統(tǒng)具有輸入輸出功率因數(shù)可調、自動軟并網(wǎng)和最大功率點跟蹤控制功能。功率模塊采用高開關頻率的IGBT功率器件，保證良好的輸出波形。這種整流逆變裝置具有結構簡單、諧波含量少等優(yōu)點，可以明顯地改善雙饋異步發(fā)電機的運行狀態(tài)和輸出電能質量。這種電壓型交-直-交變流器的雙饋異步發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了基于風機最大功率點跟蹤的發(fā)電機有功和無功的解耦控制，是目前雙饋異步風力發(fā)電機組的一個代表方向。
　　變流器工作原理框圖如下所示：

　　QHVERT-DFIG型風電變流器系統(tǒng)構成
　　變流器由主電路系統(tǒng)、配電系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)構成。包括定子并網(wǎng)開關、整流模塊、逆變模塊、輸入/輸出濾波器、有源Crowbar電路、控制器、監(jiān)控界面等部件。
　　變流器主回路系統(tǒng)包含如下幾個基本單元：
　　轉子側逆變器、直流母線單元、電網(wǎng)側整流器。
　　配電系統(tǒng)由并網(wǎng)接觸器、主斷路器、繼電器、變壓器等組成，自身集成有并網(wǎng)控制系統(tǒng)，用戶無須再配置并網(wǎng)柜，提高了系統(tǒng)集成度，節(jié)約了機艙空間，柜中還可提供現(xiàn)場調試的220V電源。
　　控制系統(tǒng)由高速數(shù)字信號處理器（DSP）、人機操作界面和可編程邏輯控制器（PLC）共同構成。整個控制系統(tǒng)配備不間斷電源（UPS），便于電壓跌落時系統(tǒng)具有不間斷運行能力。
　　上述各功能分配到控制柜、功率柜、并網(wǎng)柜中：
　　控制柜：控制柜主要對采集回的各種模擬數(shù)字信號進行分析,發(fā)出控制指令,控制變流器的運行狀態(tài)
　　控制柜主要由主控箱、PLC、濾波器、電源模塊等組成。
　　功率柜：主要負責轉子滑差能量的傳遞。
　　功率柜主要由功率模塊、有源Crowbar等構成。
　　并網(wǎng)柜：主要用于變流器與發(fā)電機系統(tǒng)和電網(wǎng)連接控制、一些控制信號的采集以及二次回路的配置。
　　并網(wǎng)柜主要由斷路器、接觸器、信號采集元件、UPS、加熱器、信號接口部分等構成。
　　QHVERT-DFIG型風電變流器技術特征
　　QHVERT-DFIG型風電變流器可以優(yōu)化風力發(fā)電系統(tǒng)的運行，實現(xiàn)寬風速范圍內(nèi)的變速恒頻發(fā)電，改善風機效率和傳輸鏈的工作狀況，減少發(fā)電機損耗，提高運行效率，提升風能利用率。
　　QHVERT-DFIG型風電變流器具有以下一些特點：
　　sup2;優(yōu)異的控制性能
　　sup2;完備的保護功能
　　sup2;良好的電網(wǎng)適應能力
　　sup2;具備高可靠性，適應高低溫、高海拔等惡劣地區(qū)運行
　　sup2;模塊化設計，組合式結構，安裝維護便捷
　　sup2;豐富的備品備件；專業(yè)、快速的技術服務
　　QHVERT-DFIG型風電變流器最新動態(tài)
　　2009年3月至今，在河北建設投資公司和東方汽輪機有限公司的支持下，北京清能華福風電技術有限公司自主研發(fā)生產(chǎn)的1.5MW風電變流器在河北海興風電場成功并網(wǎng)發(fā)電，通過240小時驗收，目前已無故障連續(xù)運行8000多小時。成功經(jīng)歷了夏季高溫、冬季降雪后的低溫、海邊鹽霧等運行環(huán)境的考驗，事實證明了：清能華福變流器可以達到滿功率發(fā)電和連續(xù)運行的要求，系統(tǒng)品質達到了風場應用的要求。
　　2009年12月28日經(jīng)過2天的現(xiàn)場調試，北京清能華福風電技術有限公司自主研發(fā)的1.5MW風電變流器在國電聯(lián)合動力技術有限公司及其現(xiàn)場調試所相關技術人員的支持下，已于哲里根圖風場全部并網(wǎng)成功滿發(fā)，截止目前運行狀態(tài)穩(wěn)定。
　　目前在赤峰、大安等風場正陸續(xù)進行變流器吊裝施工。