风电变流器设计指南.doc

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1、双馈型变流器设计关键技术：1、功率器件的选择2、器件的开关频率开关频率影响器件的开关损耗，而开关损耗在系统总损耗中占有相当大的比例。降低开关频率可以减少开关损耗，降低器件散热的要求。但会造成网侧和电机侧谐波畸变率的提高。因此要选择合适的开关频率，既满足损耗的散热的要求，又满足谐波畸变率的要求。3、器件的串并联开关器件的串联满足耐压的要求，并联满足承受大电流的要求。但由于各器件的稳态、动态特性不完全相同，或出现器件承受的电压、电流不同，为保护器件、增强系统的可靠性，要设计好可靠的均压、均流方案。4、电路拓扑的选择（必须能够实现能量的双向流动）电网侧实现交流侧输入单位

2、功率因数的控制和在各种不同条件下保持直流环节电压稳定。转子侧实现DFIG的有功功率和无功功率的解耦控制。现在0.5~3Mv的变流器多采用背靠背PWM变换器。采用PWM整流可以实现直流电压的稳定输出，且输入侧的电流波形良好，功率因数可调，具备四象限运行能力。转子侧采用电压源型PWM逆变方案。5、网侧和电机侧滤波器电网侧滤波器由电抗器、电容器和电阻组成。为避免电流高次谐波，电容器配有阻尼电阻。电机侧滤波器采用dv/dt滤波器，可防止IGBT功率模块的尖峰电压传输至发电机绕组。6、变流器的控制策略矢量控制（常用），依赖于电机本身的参数，需要详尽准确的电机模型。矢量控制磁

3、场定向所用的是转子磁链，观测转子磁链需要知道电动机转子电阻和电感。DTC控制（ABB），以转矩为中心来进行磁链、转矩的综合控制。和矢量控制不同，直接转矩控制不采用解耦的方式，从而在算法上不存在旋转坐标变换，简单地通过检测电机定子电压和电流，借助瞬时空间矢量理论计算电机的磁链和转矩，并根据与给定值比较所得差值，实现磁链和转矩的直接控制。7、低电压穿越能力（LVCT）电网电压短时间故障情况下，风机不得脱网并承担起支撑电网的作用，解决风机的低电压穿越的途径主要是通过变流器实现的。低电压穿越技术一般有三种方案：（1）采用了转子短路保护技术（crowbarprotectio

4、n）。在发电机转子侧装有crowbar电路，为转子侧电路提供旁路，在检测到电网系统故障出现电压跌落时，闭锁双馈感应发电机励磁变流器，同时投入转子回路的旁路（释能电阻）保护装置,达到限制通过励磁变流器的电流和转子绕组过电压的作用，以此来维持发电机不脱网运行（此时双馈感应发电机按感应电动机方式运行）。（2）引入新型拓扑结构。（3）采用合理的励磁控制算法。8、完善的保护功能过压保护在电网发生故障时，由于双馈感应电机转子的旋转，电机侧将会产生一个非常高的电压。此时可通过crowbar电路将转子电路短接从而保护电机侧变流器。雷电保护，过流保护，过载保护，过热保护等9、EMC

5、设计10、适用于恶劣的使用环境变频柜内和模块内部均内置加热器，且配置有温度和湿度传感器，对抗低温和高湿环境。所有线路板均带有防腐涂层，柜体防护等级为ip54，保证了变频器恶劣环境下的可靠工作；11、优良的可控性整流单元采用IGBT可控整流，直流母线电压得到泵升，因此电机转子的电压可控制高达750v，风机的速度范围更宽，转子的电流更低；发电机的功率因数可达到±0.9，甚至更高，这完全取决于电机设计，变频器对此不成为瓶颈；在转子电压接近于0v时，变频器也完全可控，可以在速度范围内的任何一点切入切出。即使在风机静止时,也可以通过整流单元发出无功功率对电网提供支持；12、

6、使用寿命13、友好的人机操作界面