变流器知识介绍ppt课件
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《电力电子变流技术》课件
智能电网中的变流技术
智能电网中的变流技术主要用于实现分布式电源的接入和能量调度，通过整流器 和逆变器将各种分布式电源的电能调整为标准化的形式，并实现与大电网的协调 运行。
智能电网中的变流技术还可以实现需求侧管理和能效管理等功能，提高能源利用 效率和系统稳定性。
04
电力电子变流技术的挑战与解 决方案
详细描述
控制策略的优化是解决电力电子变流技术挑战的重要手段之一。通过改进控制算法和优化设备参数， 可以提高电力电子变流设备的运行效率和可靠性，降低能源损耗，提高设备的安全性和稳定性。同时 ，控制策略的优化还可以提高设备的动态性能和响应速度，满足各种复杂的应用需求。
05 未来展望
新材料、新器件的应用
能效问题
总结词
电力电子变流技术在转换电能时存在能效问题，导致能源浪费和环境污染。
详细描述
随着电力电子设备的应用越来越广泛，电力电子变流技术在转换电能时产生的能效问题也日益突出。能效问题主 要表现在设备运行过程中产生的损耗和能源浪费，这些损耗不仅增加了设备的运行成本，还对环境造成了污染。
可靠性问题
《电力电子变流技术》 ppt课件
目录
Contents
• 电力电子变流技术概述 • 电力电子变流技术的基本原理 • 电力电子变流技术的应用实例 • 电力电子变流技术的挑战与解决方
案 • 未来展望
01 电力电子变流技术概述
定义与特点
总结词
电力电子变流技术是一种利用电力电子器件进行电能转换的技术，其特点包括高效、灵 活、可调等。
升压型直流变换器
通过开关元件的通断改变 电感或电容的储能，实现 直流电压的升高或降低。
直流变换器的效率
直流变换器的效率取决于 开关元件的特性和电路参 数，是评价直流变换器性 能的重要指标。
第4章 变流器
牵引变流器主要环节的控制方法矢量控制框图牵引变流器的保护环节?散热系统保护?过流与过载保护?接地保护?瞬时过电压保护?器件保护?牵引变流器中间直流回路电压范围保护?牵引变流器内部的控制电源故障时保护?牵引变流器的检修安全连锁保护?牵引变流器的超压和欠压保护牵引变流器的保护环节变流器结构设计变流器的冷却?牵引变流器的冷却系统由复合冷却器的水空气热交换器联管阀门储水箱水泵塞门冷却介质等组成igbt冷却牵引变流器冷却系统变流器的冷却?辅助变流器的冷却采用强迫风冷方式冷却空气由车顶百叶窗进入经离心风机冷却部件后由车下排出
中间直流电路
中间直流电路是四象限整流器和电机侧逆 变器之间的中间环节，起着很重要的作用。 主要作用
在网侧整流器和电机侧逆变器之间实现瞬时 功率平衡。 储能电容向牵引电机提供基波无功功率和高 次谐波的通路。
中间直流电路
中间直流电路是四象限整流器和电机侧逆 变器之间的中间环节，起着很重要的作用。
牵引变流器主要环节的控制方法
四象限整流器控制
二极管整流器
PWM整流器
牵引变流器主要环节的控制方法
牵引力-速度曲线 恒转矩区：转矩保持恒定，转速上升， V/F成正比上升； 恒功率区：功率达到逆变器输出到最 大值，此时随着转速上升转矩下降， V/f成正比上升； 弱磁区：f达到额定频率，电压达到额 定电压，随着f增加，电压保持额定电 压值，随着转速上升，电机磁通削弱。
PWM逆变器
牵引变流器主要环节的控制方法
四象限整流器控制
（一）PWM整流器控制 PWM整流器是一个电力转换系统，它采用IGBT 将交流电转换成直流电，其特性如下： 与二极管电桥相比．IGBT与二极管反并联，将交流电转换成直 流电。 直流输出电压幅值大于交流输入电压幅值 在交流电路中功率因数能控制到1.0 即使当交流电电源、直流电负载变化时， 直流输出电压也能被控制在恒定状态。
中间直流电路
中间直流电路是四象限整流器和电机侧逆 变器之间的中间环节，起着很重要的作用。 主要作用
在网侧整流器和电机侧逆变器之间实现瞬时 功率平衡。 储能电容向牵引电机提供基波无功功率和高 次谐波的通路。
中间直流电路
中间直流电路是四象限整流器和电机侧逆 变器之间的中间环节，起着很重要的作用。
牵引变流器主要环节的控制方法
四象限整流器控制
二极管整流器
PWM整流器
牵引变流器主要环节的控制方法
牵引力-速度曲线 恒转矩区：转矩保持恒定，转速上升， V/F成正比上升； 恒功率区：功率达到逆变器输出到最 大值，此时随着转速上升转矩下降， V/f成正比上升； 弱磁区：f达到额定频率，电压达到额 定电压，随着f增加，电压保持额定电 压值，随着转速上升，电机磁通削弱。
PWM逆变器
牵引变流器主要环节的控制方法
四象限整流器控制
（一）PWM整流器控制 PWM整流器是一个电力转换系统，它采用IGBT 将交流电转换成直流电，其特性如下： 与二极管电桥相比．IGBT与二极管反并联，将交流电转换成直 流电。 直流输出电压幅值大于交流输入电压幅值 在交流电路中功率因数能控制到1.0 即使当交流电电源、直流电负载变化时， 直流输出电压也能被控制在恒定状态。
金风1.5MW机组变流器介绍课件课件(PPT31页)
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二、FREQCON变流系统
DP总线
DP总线
DP总线 1号变桨柜
滑环
DP总线
3号变桨柜
2号变桨柜
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1.5 兆瓦直 驱发电机
整流单元
斩波升压
逆变单元
主断路器
电机电容
制动单元 支撑 电容
充电电路 滤波 电容 放电电路
变流控制器
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freqcon变流系统的控制器
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变流板前后面板介绍
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变流板指示灯说明
变流器知识介绍 PPT
验证确实如此，图片如下：
风轮转速(rpm)
变流器系统图
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
9
变流器系统图
变流器系统图
并网过程
并网过程
技术参数
• 发电机额定功率：2100kW • 同步转速：1500 rpm • 转速范围：983至1983 rpm • 额定转速：1812 rpm • 额定电压：690V +/- 10% • 电网频率：50Hz +/-2.5% • 功率因数可调范围：容性/欠励0.95～感性/过励0.95 • 定子额定电流(Cos phi=1) ：1460A • 电网侧变流器容量：570 kVA • 电机侧变流器容量：1015 kVA • du/dt < 1500V/µs • DC-link：1100V DC
变频器调试报告的填写
故障分析1_变频器故障
• 风机频报IGBT overload
上图显示转子侧K与L曲线出现了瞬间的电压电流尖峰，可能是转子相间短路 造成。 对此我们通过一下方法进行了验证。 首先分析故障的事件记录：
• 上图是以前故障事件记录情况，通过上图我们可以看出， 首先是HU_X4_11出现错误，然后是IGBT Over Load， X4_11是对IGBT的V相故障的监测信号线，所以故障来自 转子侧V相（即转子L相），如果确实是发电机转子问题， 我们将转子的K、L、M顺序变为L、M、K以后，再次调试 运行风机，故障信号将会来自IGBT的U相，而HU对IGBT 的U相监测信号线为HU_X4_09，所以将会有 ‘IGBT_FAULT_X4_09’错误及‘IGBT Over Load’。 经
• 调节控制转子励磁电流 频率，以实现DFIG变 速恒频运行
风轮转速(rpm)
变流器系统图
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
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变流器系统图
变流器系统图
并网过程
并网过程
技术参数
• 发电机额定功率：2100kW • 同步转速：1500 rpm • 转速范围：983至1983 rpm • 额定转速：1812 rpm • 额定电压：690V +/- 10% • 电网频率：50Hz +/-2.5% • 功率因数可调范围：容性/欠励0.95～感性/过励0.95 • 定子额定电流(Cos phi=1) ：1460A • 电网侧变流器容量：570 kVA • 电机侧变流器容量：1015 kVA • du/dt < 1500V/µs • DC-link：1100V DC
变频器调试报告的填写
故障分析1_变频器故障
• 风机频报IGBT overload
上图显示转子侧K与L曲线出现了瞬间的电压电流尖峰，可能是转子相间短路 造成。 对此我们通过一下方法进行了验证。 首先分析故障的事件记录：
• 上图是以前故障事件记录情况，通过上图我们可以看出， 首先是HU_X4_11出现错误，然后是IGBT Over Load， X4_11是对IGBT的V相故障的监测信号线，所以故障来自 转子侧V相（即转子L相），如果确实是发电机转子问题， 我们将转子的K、L、M顺序变为L、M、K以后，再次调试 运行风机，故障信号将会来自IGBT的U相，而HU对IGBT 的U相监测信号线为HU_X4_09，所以将会有 ‘IGBT_FAULT_X4_09’错误及‘IGBT Over Load’。 经
• 调节控制转子励磁电流 频率，以实现DFIG变 速恒频运行
风电机组变流器介绍
1. 检查水冷管接口连接固定是否牢靠 2. 检查水冷管管壁及接口是否变形、破裂 3. 清理热交换器
17
二、变流器运行维护-1/3
2.4 防雷与接地
1. 检查防雷器表面是否有烧灼的痕迹。 2. 检查防雷器的连接导线是否有绝缘破损、热熔及烧灼的
痕迹 3. 检查防雷器的接线端子是否松动 4. 上电后，观察防雷器运行指示灯是否点亮。 5. 检查各接地铜排与线缆连接有无松动。确保接地阻值在
✓ 索引：当前的故障数据组，目前一共25组； ✓ Bit0~7：相应的故障标志位；0—无故障，1—有故障； ✓ 目前一共有：25*8=200个故障； ✓ 故障上传的最长延时时间为：25*20ms=500ms
10
一、变流器概述-1/3
1.4 故障系统
举例：#1单元故障字1：变流器故障、安全链断开
11
3
一、变流器概述-1/3
1.1 变流器结构
4
一、变流器概述-1/3
1.2 变流器网络拓扑图
5
一、变流器概述-1/3
1.2.1 变流器PLC控制
3G1 : 220VAC~24VDC PS电源 3U1 : CPU317-2DP 3U2 : CP 343-1 8U1 : DI32XDC24V 8U2 : D016XRel.AC120V/230V 8U3 : AI8X12Bit
测、开关量信号监测、保护信号输出
✓ MCU实现与DSP数据交互、数据存储、开关量信号监测保护信号输
出、MCU之间的通讯、与主控系统的通讯
7
一、变流器概述-1/3
1.3 后台监控系统
✓ 故障文件、故障数据
✓ 调试、监控控制器
8
一、变流器概述-1/3
1.4 故障系统
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二、变流器运行维护-1/3
2.4 防雷与接地
1. 检查防雷器表面是否有烧灼的痕迹。 2. 检查防雷器的连接导线是否有绝缘破损、热熔及烧灼的
痕迹 3. 检查防雷器的接线端子是否松动 4. 上电后，观察防雷器运行指示灯是否点亮。 5. 检查各接地铜排与线缆连接有无松动。确保接地阻值在
✓ 索引：当前的故障数据组，目前一共25组； ✓ Bit0~7：相应的故障标志位；0—无故障，1—有故障； ✓ 目前一共有：25*8=200个故障； ✓ 故障上传的最长延时时间为：25*20ms=500ms
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一、变流器概述-1/3
1.4 故障系统
举例：#1单元故障字1：变流器故障、安全链断开
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一、变流器概述-1/3
1.1 变流器结构
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一、变流器概述-1/3
1.2 变流器网络拓扑图
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一、变流器概述-1/3
1.2.1 变流器PLC控制
3G1 : 220VAC~24VDC PS电源 3U1 : CPU317-2DP 3U2 : CP 343-1 8U1 : DI32XDC24V 8U2 : D016XRel.AC120V/230V 8U3 : AI8X12Bit
测、开关量信号监测、保护信号输出
✓ MCU实现与DSP数据交互、数据存储、开关量信号监测保护信号输
出、MCU之间的通讯、与主控系统的通讯
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一、变流器概述-1/3
1.3 后台监控系统
✓ 故障文件、故障数据
✓ 调试、监控控制器
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一、变流器概述-1/3
1.4 故障系统
金风Freqcon变流器介绍
Freq来自on变流器系统结构 变流器系统结构
从外观结构上划分 • 主控和变流柜部分 • 散热风机部分 • 电抗器支架部分 • 变压器支架部分 • 发电机开关柜
Freqcon变流器系统结构 变流器系统结构
IGBT模块柜散热风机
配电柜和主控柜
IGBT模块柜
补偿电容柜
Freqcon变流器系统结构 变流器系统结构
控制回路
13×7 24V DC 24V 2.1
13F7
0V DC
33DOS4 KL1104 Torque max 32K2 24V2.2 24V2.3
31K2 32ST4 KL9210 35ST4 KL9210
32DI8 KL1104 XS12.6
24VDC 回路2
Q1 Q2
1Q7
4 24DI6 KL1104
控制回路
• 控制回路主要是使用 控制回路主要是使用24VDC供电的设备，它们通过PLC、变流器 供电的设备，它们通过 供电的设备 、 控制器等共同实现变流器逻辑、功能、保护等功能。 控制器等共同实现变流器逻辑、功能、保护等功能。 主要包括： 主要包括： • PLC （倍福）系统 倍福）系统——主CPU和各个功能模块； 和各个功能模块； 主 和各个功能模块 • 变流器控制器（变流板）、高压I/O板； 变流器控制器（变流板）、高压 板 ）、高压 • 通信、面板机； 通信、面板机； • IGBT模块控制电路； 模块控制电路； 模块控制电路 • 与逻辑、保护功能相关的各种继电器、接触器； 与逻辑、保护功能相关的各种继电器、接触器； • 面板控制按钮、开关、指示灯。 面板控制按钮、开关、指示灯。
预充电回路和配电回路
主断路器 1Q2
3Q8.1 3Q8.2 1Q7
从外观结构上划分 • 主控和变流柜部分 • 散热风机部分 • 电抗器支架部分 • 变压器支架部分 • 发电机开关柜
Freqcon变流器系统结构 变流器系统结构
IGBT模块柜散热风机
配电柜和主控柜
IGBT模块柜
补偿电容柜
Freqcon变流器系统结构 变流器系统结构
控制回路
13×7 24V DC 24V 2.1
13F7
0V DC
33DOS4 KL1104 Torque max 32K2 24V2.2 24V2.3
31K2 32ST4 KL9210 35ST4 KL9210
32DI8 KL1104 XS12.6
24VDC 回路2
Q1 Q2
1Q7
4 24DI6 KL1104
控制回路
• 控制回路主要是使用 控制回路主要是使用24VDC供电的设备，它们通过PLC、变流器 供电的设备，它们通过 供电的设备 、 控制器等共同实现变流器逻辑、功能、保护等功能。 控制器等共同实现变流器逻辑、功能、保护等功能。 主要包括： 主要包括： • PLC （倍福）系统 倍福）系统——主CPU和各个功能模块； 和各个功能模块； 主 和各个功能模块 • 变流器控制器（变流板）、高压I/O板； 变流器控制器（变流板）、高压 板 ）、高压 • 通信、面板机； 通信、面板机； • IGBT模块控制电路； 模块控制电路； 模块控制电路 • 与逻辑、保护功能相关的各种继电器、接触器； 与逻辑、保护功能相关的各种继电器、接触器； • 面板控制按钮、开关、指示灯。 面板控制按钮、开关、指示灯。
预充电回路和配电回路
主断路器 1Q2
3Q8.1 3Q8.2 1Q7
电力电子变流技术PPT课件
电子技术
形成正反馈过程
iB2 iG
iC2 2iGiB1
iC1 β1iC2
12iGiB2
在极短时间内使两个 三极管均饱和导通，此 过程称触发导通。
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晶闸管工作原理
A
ββ 12
iG
T1
iG
G
iB2
E
G
R
β 2iG
T2 EA_+
K EA > 0、EG > 0
电子技术
uo = 0, uT = u ，故称可控整流。
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(2) 工作原理 u
电子技术
O
ug
t1
2
t
O
t
u > 0时: 0~t1, ug 0, 晶闸管不导通。
uo0, uTu。
t1 : 加触发信号，晶闸管承受正向电压导通
uou, uT0。
u < 0 时: 可控硅承受反向电压不导通
I IF
+_
维持电流
UBR URRM
IH
反向转折电压
o U _+
反向特性
IG2 > IG1 > IG0 = 0 IG2 IG1 IG0
UFRM UBO U
正向转折电压
正向特性
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晶闸管主要参数
电子技术
UFRM: 正向重复峰值电压（晶闸管耐压值） 晶闸管控制极开路且正向阻断情况下,允
u1 v2 w3 ud R id
电流处于连续与断续的临界点，１、２、３
晶闸管导通角仍为120°
总目录 章目录 返回 上一页 下一页
《mw变流器通信介绍》PPT课件
主控光电模块安装
光纤连接
通信回路硬件在主控柜需要接一个光电转换模块，光电转换模块光纤线接 法为每对光纤接口一接收（R）一发送（T），分别接到另一个光电转换模块的 一对光纤接口的一发送（T）一接收（R） ，即交叉连接，注意不要硬性折损 光纤，保持光纤自然弯曲。
DP头接线
DP头
硬件设定
在通信回路中，需要对光电转换模块、总线桥、 DP (Decentralized Periphery分散外围设备)头和主控进行配置。 1、光电转换模块的配置
表1 DP波特率设置拨码开关
DP波特率 9.6K 19.2K SW4-SW1 0000 0001
45.45K 93.75K 187.5K 500K 0010 0011 0100 0101
1.5M 0110
实际使用的PROFIBUS-DP波特率是1.5M,设置为SW4-SW1:0110,设置 完成后如下图所示：
如果主控与变流器通讯连接未成功，请重新启动PLC或按以上步骤在重新 配置一次，重启或配置后如果通讯连接再不成功则相关技术人员联系。
谢谢！
配置文件
2.点击Profibus，将PB-B-CAN的站号Station No:设置为8号（依据现场 Aerodyn主控所定栈号设置）。
配置文件
配置文件
三、配置塔底主控柜与变流器通信的数据格式 1.选中Box 15（GSD Box）（PB-B-CAN/cn），点击右键，在出现
的菜单中点击Append Module…，然后在出现的Insert Module窗口中选 择4 Word AI/AO/Whole Consistency，设置通信数据。
配置文件
配置文件
4.双击Generic Profibus Box(GSD)后，在出现的窗口中找到PB-B-CAN 模块GSD文件存放的位置，添加DSCAN_cn.GSD文件。
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因此，当发电机转速n变化时，即pfm变化，若控制f2相应变化，可使f1保 持恒定不变，即与电网频率保持一致，也就实现了变速恒频控制。
.
6
功率因数调节
考虑到风电系统的功率扰动以及 电网本身的供电质量问题，因此希望风 力发电系统发电机输出有功功率可调节， 同时还能改变输出功率因数。通过转子 侧变频器励磁控制，可以实现风力发电 机组在稳定状态下的总有功功率和转差 率不随功率因数设定值的变化而变化。 其总有功功率由机组的风机功率特性与 风况决定，同时，发电机的转差率由风 力机组的总有功功率和转速控制特性决 定，与发电机输出无功功率无关。
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13
硬件结构
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14
硬件结构
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15
硬件结构
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16
变流器调试
变流器调试安全作业要求
• 1、开始作业前检查绝缘 • 2、确保断电后再次通电的安全 • 3、检查安全保护器件是否失效 • 4、检查器件的接地和短路情况 • 5、任何带电的器件需要密封或隔离
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17
变流器调试
变流器调试前准备
• 1、对变流器的柜子进行目测检查 • 2、合上所有断路器开关 • 3、给变流器导入发电机参数(需要用到SEG提供的客户版调试软
转矩(%)
W2000转速-转矩曲线 120
100 80
60
40 20
0 0 8.327 8.33 8.728 10.473 12.218 13.963 14.062 15.35 风轮转速(rpm)
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变流器系统图
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变流器系统图
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变流器系统图
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并网过程
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并网过程
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技术参数
• 发电机额定功率：2100kW • 同步转速：1500 rpm • 转速范围：983至1983 rpm • 额定转速：1812 rpm • 额定电压：690V +/- 10% • 电网频率：50Hz +/-2.5% • 功率因数可调范围：容性/欠励0.95～感性/过励0.95 • 定子额定电流(Cos phi=1) ：1460A • 电网侧变流器容量：570 kVA • 电机侧变流器容量：1015 kVA • du/dt < 1500V/µs • DC-link：1100V DC
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变频器调试报告的填写
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故障分析1_变频器故障
• 风机频报IGBT overload
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上图显示转子侧K与L曲线出现了瞬间的电压电流尖峰，可能是转子相间短路 造成。 对此我们通过一下方法进行了验证。 首先分析故障的事件记录：
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• 上图是以前故障事件记录情况，通过上图我们可以看出， 首先是HU_X4_11出现错误，然后是IGBT Over Load， X4_11是对IGBT的V相故障的监测信号线，所以故障来自 转子侧V相（即转子L相），如果确实是发电机转子问题， 我们将转子的K、L、M顺序变为L、M、K以后，再次调试 运行风机，故障信号将会来自IGBT的U相，而HU对IGBT 的U相监测信号线为HU_X4_09，所以将会有 ‘IGBT_FAULT_X4_09’错误及‘IGBT Over Load’。 经 验证确实如此，图片如下：
件）
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变频器手动并网调试
• 在变频器操作 面板上将工作模 式打到手动工作 模式
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变频器手动并网调试
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变频器手动并网调试
• I/O检查
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21
变频器手动并网调试
.
22
变频器手动并网调试
• 同步化
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23
变频器手动并网调试
• 手动并网调试完毕，停止风机。
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24
变频器自动并网
调试
• 在变频器操作 面板上将工作模 式打到自动工作 模式
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Hale Waihona Puke .30.31
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32
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33
n小于定子旋转磁场的同步转速ns时，处于亚同步运行状态，上式取正号， 此时变流器向发电机转子提供交流励磁，发电机由定子发出电能给电网；
n大于ns时，处于超同步运行状态，上式取负号，此时发电机由定子和转子 发出电能给电网，变流器的能量逆向流动；
n等于ns时，处于同步运行状态，f2=0，变流器向转子提供直流励磁；
双馈感应 发电机
风轮
.
3
网侧变换器 交流侧三相 电流
DFIG 系统
从电网吸收电能
网侧变换器 交流侧三相 电压
进线电抗器 的等效电阻 和电感
双PWM变流器主 电路向结电网构发送图电能
直流环节的 储能电容
.
DFIG转子绕 组的漏感和 等效电阻
DFIG转子绕 组感应电动势
4
DFIG 系统
• 交流侧功率因数控制
变流器功能原理及调试故障排除
.
1
目录
• DFIG系统 • 变速恒频控制原理 • 功率因数调节 • 变流器系统图 • 并网过程 • 技术参数 • 硬件结构 • 变流器调试 • 变流器故障排除
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2
DFIG 系统
f fGrid
交直交电压型变流器
3
=
=
3
电机侧变流器 电网侧变流器
f = fGrid
齿轮箱
• 保持直流环节电压稳 定
• 调节控制转子励磁电流 频率，以实现DFIG变 速恒频运行
• 调节励磁电流幅值和相 位控制DFIG电势的相 位和频率
• 确保DFIG输出解耦的 有功功率和无功功率
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变速恒频控制原理
变速恒频：转子的转速跟踪风速的变 化，定子侧恒频f1恒p压m f输f2 出。
f1 ——定子电流频率，与电网频率相同； p——电机极对数； fm——转子机械频率，fm=n/60（n为发电机转子转速）； f2——转子电流频率；