風(fēng)電變流器工作原理及構(gòu)成

風(fēng)電變流器工作原理

風(fēng)電變流器，是雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)中，加在轉(zhuǎn)子側(cè)的勵磁裝置。其主要功能是在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n變化時，通過變流器控制勵磁的幅值、相位、頻率等，使定子側(cè)能向電網(wǎng)輸入恒頻電。包括功率模塊、控制模塊、并網(wǎng)模塊。

變流器采用三相電壓型交-直-交雙向變流器技術(shù)，核心控制采用具有快速浮點(diǎn)運(yùn)算能力的“雙DSP的全數(shù)字化控制器”；在發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子側(cè)變流器實(shí)現(xiàn)定子磁場定向矢量控制策略，電網(wǎng)側(cè)變流器實(shí)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(diào)、自動軟并網(wǎng)和最大功率點(diǎn)跟蹤控制功能。功率模塊采用高開關(guān)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(jié)構(gòu)簡單、諧波含量少等優(yōu)點(diǎn)，可以明顯地改善雙饋異步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和輸出電能質(zhì)量。這種電壓型交-直-交變流器的雙饋異步發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了基于風(fēng)機(jī)最大功率點(diǎn)跟蹤的發(fā)電機(jī)有功和無功的解耦控制，是目前雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的一個代表方向。

風(fēng)電變流器構(gòu)成

變流器由主電路系統(tǒng)、配電系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)構(gòu)成。包括定子并網(wǎng)開關(guān)、整流模塊、逆變模塊、輸入/輸出濾波器、IGBT、PLC、JCE1000-AXS電流傳感器、風(fēng)機(jī)、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(zhuǎn)子側(cè)逆變器、直流母線單元、電網(wǎng)側(cè)整流器。

原理圖如下：

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(jī)艙空間，柜中還可提供現(xiàn)場調(diào)試的220V電源。

控制系統(tǒng)由高速數(shù)字信號處理器（DSP）、人機(jī)操作界面和可編程邏輯控制器（PLC）共同構(gòu)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(yùn)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(jìn)行分析，發(fā)出控制指令，控制變流器的運(yùn)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(fù)責(zé)轉(zhuǎn)子滑差能量的傳遞。

功率柜主要由功率模塊、IGBT、PLC、JCE1005-FS電流傳感器、風(fēng)機(jī)、有源Crowbar等構(gòu)成。

并網(wǎng)柜：主要用于變流器與發(fā)電機(jī)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(gòu)成。

變流器控制結(jié)構(gòu)框圖如下：