双馈式风力发电变流器资料
双馈式风力发电变流器资料.
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国电南自1.5MW双馈变流器
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谢 谢！
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解决的办法是需要调整及增加新的硬件，只调整控 制部分是不够的。
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DFIG中的低压穿越问题
. 一种低成本的Crowbar解决方案
Crowbar 电阻
DFIG
晶闸管
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国电南自1.5MW双馈变流器
主要技术指标
• 中间直流电压：1100V • 直流电压纹波系数： ≤5％ • 网侧额定容量： 420kVA • 网侧额定电流 350A • 电流谐波畸变率（THD）：＜5% • 机侧额定容量： 650kVA • 机侧额定电流 480A • 效率：≥97%（额定功率） • 过载能力： 120%功率过载≥1min • 工作环境温度：-30℃～+40℃ • 相对湿度：≤90% • 冷却方式：强迫风冷 • 防护等级：IP21/ IP54 • 外形尺寸：2600×910×2362mm
国电南京自动化股份有限公司
GUODIAN NANJING AUTOMATION CO.,LTD
双馈式风力发电变流器
2010年6月13日
双馈变流器与直驱变流器的区别
直驱变流器
变流器最大功率=发电机额定功率
双馈变流器
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变流器最大功率= 发电机额定功率
2
双馈变流器拓扑结构
背靠背形式的结构
直流电容
6. 效率的提高
在开通和关断瞬间存在电流与
电压的重叠期，因此要尽量减少 重叠区域。
高开关频率可以获得更好的波
形，但同时带来了更大ห้องสมุดไป่ตู้损耗。
续流二极管的反向恢复能耗。
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DFIG中的低压穿越问题
低压穿越（LVRT）面临的问题 当电网电压跌落时，如果双馈电机仍然挂在电网上， 定子磁通几乎保持于直流分量不变，定子电流增加， 转子侧将会产生过量的电流和电压，从而影响到变流 器。
双馈型风力发电变流器及其控制
图 1 双馈型发电机风电系统 在双馈型发电机中，有一重要组成部分需要引起足够的重视， 这部分内容为定子绕组与转子绕组。其中前者会和电网连接到一起， 因此发电机通过齿轮箱与风机相联系；而区别于定子绕组，转子绕 组则是通过双向变流器来实现与电网的联系，这样一方面能够控制 交流励磁，完成变速，另一方面还能顺利完对功率的控制，起到无 功补偿的目的。 在双馈型发电系统中，由于变流器的作用只是对转差功率进行 调整，所以发电机对转子侧电源没有太大的要求，通常情况下，侧 电源容量为机组额定容量的 40%即可，有效的减少了双馈型风力发 电系统所需的成本。双馈型风力发电变流器的优势不仅体现在在发 电机体积小、重量轻上，而且完成了电网与发电机之间的柔性连接，
2MW双馈风冷变流器-原理与结构
软启单元 防雷单元 输出DU/DT滤波 单元 机侧功率模块
网侧功率模块 风机冷却 系统 加热除湿 系统 网侧滤波单元 Chopper模块
Crowbar模块
重庆佩特电气
内部配电系统
配电原理图
网侧防雷单元
5
重庆佩特电气
网侧防雷单元：对变流器提供防雷保护，I级防雷，In=150kA
6
重庆佩特电气
总进线电流互 感器
三相变压器前保护开关
单相变压器前保护开关 柜体温度检测继电器 控制加热主回路接触器 模块风机控制线转接排 控制UPS前供电接触器 24V电源模块 提供变流器内部控制电源
15V电源模块 湿度继电器
加热器
控制柜空间加热
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重庆佩特电气
结构
• 控制柜
系统除湿风扇
网侧输入交流滤波电容
软启接触器 软启电阻（4个)
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重庆佩特电气
返回
• IGBT驱动适配板（P5板）
IGBT驱动适配板的主要功能是实现对IGBT导通或关断速度及门极电压的控制，并阻断IGBT集电极 的高压流入IGBT驱动板。
IGBT驱动适配板接口定义 标签 P51 P5H P5L 功能描述 温度检测接口
IGBT上管驱动信号
IGBT下管驱动信号
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1.2
风 电 场 220 kV 送 出 线 路
1.1 1.0 0.9 0.8
电网故障引起电压跌落
要求风电机组 不间断并网运行 风电机组可以 从电网切出
0.7
0.6 0.5
并网 点电 0 . 4 压（ 0 . 3 p.u. ）0.2 0.1 0 -1 0 0 .625 1 时间 2 （ s）
3
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双馈异步风力发电机机组变流器基本运行原理
双馈异步风力发电机机组变流器基本运行原理一、引言近年来，随着环保意识的提高和可再生能源的重要性日益凸显，风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，受到了广泛的关注和推广。
而风力发电机组作为风力发电系统的核心部件，其稳定性和效率对整个系统的运行影响重大。
双馈异步风力发电机机组变流器作为风力发电机组的关键部件之一，其基本运行原理对整个系统的性能具有重要影响，因此有必要对其进行全面了解和分析。
二、双馈异步风力发电机机组概述双馈异步风力发电机机组是一种常见的风力发电机组类型，其主要由风轮、叶片、主轴、发电机、变流器等组成。
风轮转动驱动主轴旋转，主轴通过传动系统带动发电机工作，发电机将机械能转化为电能输出给电网。
其中变流器起着将发电机输出的交流电转换为直流电，通过逆变器将直流电再转换为交流电，并使得风力发电机组能够与电网实现同步运行的重要作用。
三、双馈异步风力发电机机组变流器基本结构双馈异步风力发电机机组变流器主要由变流器电路、控制系统和通信系统等组成。
其中变流器电路包括整流部分和逆变部分，控制系统负责对变流器进行控制和监测，通信系统用于与上层监控系统进行数据交互。
双馈异步风力发电机机组变流器通常采用IGBT（绝缘栅双极型晶体管）等功率器件，以实现对电流和电压的精确控制。
四、双馈异步风力发电机机组变流器工作原理1.变流器整流部分：发电机输出的交流电首先被变流器整流部分进行整流，将交流电转换为直流电。
这个过程包括整流桥、滤波电路等部分，其主要目的是将交流电转换为基本平稳的直流电，以便后续逆变器的工作。
2.变流器逆变部分：经过整流的直流电被逆变器逆变部分转换为交流电，通过逆变器的PWM控制，将直流电转化为符合电网要求的交流电，并具有同步电网的频率和相位。
逆变部分通过对功率器件的开关控制，将直流电转换为交流电输出到电网。
3.控制系统：变流器的控制系统通过对PWM控制信号的生成和对功率器件的开关控制，实现对变流器的电流和电压的精确控制，使得风力发电机组与电网实现有效的功率传递和稳定的运行。
双馈型风力发电变流器及控制研究_1
双馈型风力发电变流器及控制研究发布时间：2023-02-03T02:45:19.615Z 来源：《中国电业与能源》2022年第18期作者：骈志强[导读] 随着社会主义市场经济的逐步发展骈志强内蒙古华电锡林浩特新能源有限公司内蒙古锡林郭勒 011300摘要：随着社会主义市场经济的逐步发展，电能已广泛应用于社会生产及人民生活质量的提升。
为保证电网稳定性，电力企业必须在日常电能生产中引入各种发电技术。
其中，双馈型风力发电变流器大幅提高了风力发电效率，能节省发电资源的消耗，还能减少发电对环境的污染。
关键词：双馈型风力发电；变流器；控制变速恒频双馈风力发电机组以其能量转换效率高、良好的电能质量等特点，成为风电市场的主流机型。
双馈风力发电系统的控制一直是国内外研究的热点，其中双馈风电系统运行控制的核心是变流器的控制。
为充分发挥双馈系统两侧变流器的灵活性，保证电力系统的稳定性，避免传统矢量控制过分依赖电机参数的问题，本文详细分析了双馈型风力发电变流器及其控制。
一、双馈型风力发电变流器特点随着科技的发展，风力发电技术能取代传统的发电技术，节约不可再生资源。
为保证电力输送的稳定性，风力发电的转速不能随着外部环境的影响而不断变化，它需保持在一定的速度范围内。
因此，风力发电机包含变速恒频系统，变速恒频系统有许多类型，双馈感应变速恒频系统应用最广泛，且具有一定的经济性，双馈型发电机最重要的组成部分是绕组、转子绕组，绕组需与电网连接，发电机使用齿轮系统与风力机连接，转子绕组需使用双向变流器与电网连接，二者的结合能控制交流励磁及功率，达到变速及无功补偿的目的。
双馈型风力发电系统需要的电量较少，变流器发电机对转子测电源无太大要求，测电源容量为机组额定容量的40%即可正常运行。
双馈型风力发电变流器体积小、材质轻、柔韧性好，能来回双向转化直流电及交流电，由主电流系统、配电系统、控制系统组成。
变流器可减少并网冲击电流对电机及电网的不利影响，变流器是一种具有过流过压保护功能器件，所以可在高山上建造风力发电设备，以获得更多风源。
浅析双馈型风力发电变流器及其控制
浅析双馈型风力发电变流器及其控制发表时间：2016-12-08T15:20:54.363Z 来源：《电力设备》2016年第19期作者：刘洋[导读] 双馈型风力发电变流器是我国社会中常用的一种电力发电应用设备。
（国家电力投资集团公司；宁夏青铜峡能源铝业集团公司；中卫新能源有限公司三级）摘要：双馈型风力发电变流器是我国社会中常用的一种电力发电应用设备，这种发电变流器在我国电力供应市场中的应用，可以大大降低风力发电的工作效率，降低风力发电的运行成本，实现我国风力发电技术的进一步开发与应用，提高电力应用的发展水平，本文对双馈型风力发电变流器的关键技术和实际应用进行技术分析探究，达到对双馈型风力发电变流器的研究与控制，推荐我国新能源的开发与应用。
关键词：双馈型；风力发电变流器；发电变流器控制引言：社会主义经济发展结构的逐步完善，为社会主义社会各个层面的经济变革发展提供了发展新空间，风力发电代替传统煤炭发电，成为现代社会电力资源供用发展的重要组成、双馈型风力发电变流器在我国风力发电企业中的应用广泛程度得到进一步优化，双馈型风力发电变流器采用循环变流器和直交变流器的同步应用，是双馈型风力发电变流器在工作中，有用功的比重提高，风力发电中电流转换水平和转换渠道更加灵活，风力发电系统的运行成本降低，为推进我国社会经济发展动力的逐步完善提供发展新动力。
一、双馈型风力发电变流器及其控制技术的分析（一）双馈型风力发电变流器关键技术分析双馈型风力发电变流器在现代风力发电中的应用范围得到广泛应用，是我国社会电力资源供应的重要组成部分，双馈型风力发电变流器的关键技术主要分为交直流变流器，循环供应变流器以及矩形供应变流器三种类型，本文结合双馈型风力发电变流器在实际应用中的三种类型，对双馈型风力发电变流器的变流关键技术进行分析。
1.交直流变流器双馈型风力发电变流器的交直变流器通过外部电流传输，将风力资源转换为电力运行中电流运输结构和运输质量的综合性应用，达到应用变流器储存电感或电容，实现风力资源转化为电力资源，当电流传输中电力资源供应与电力系统的供应中出现电力资源应用和分析，交直流变流器对电力输送系统进行系统保护，电流传输的安全性和电力资源控制管理在实际应用作用增强。
双馈风力发电机书
双馈风力发电机书
《双馈风力发电机书》
双馈风力发电机是一种高效、可靠的风力发电设备。
它通过创新的设计和先进的技术，实现了对风能的高效转换，为清洁能源的开发做出了重要贡献。
首先，双馈风力发电机采用了双馈结构，即转子和定子之间都带有传导电流的绕组。
这种结构使得发电机能够在不同风速下保持较高的效率。
通过合理调节定子和转子之间的电流比例，双馈发电机能够自动调整转速来适应不同的风速，从而最大限度地提高发电效率。
其次，双馈风力发电机还具备较高的抗风能力。
风力发电过程中，风速的变化会对发电机的工作产生一定的影响。
而双馈发电机的设计可以有效地减小这种影响，使其在高风速情况下仍能保持较高的输出功率。
这使得双馈风力发电机在恶劣气候条件下依然能够稳定运行，为电网提供稳定可靠的清洁能源。
另外，双馈风力发电机还具备较低的维护成本。
相比传统的全功率变频器风力发电机，双馈发电机的变频器功率较小，不仅减少了设备的体积和重量，也降低了设备的成本。
同时，双馈发电机的寿命也更长，更换和维修的频率较低，进一步降低了维护成本。
综上所述，双馈风力发电机作为一种高效、可靠的风力发电设备，具备很多优势。
它的双馈结构、抗风能力和低维护成本，使其成为清洁能源的重要组成部分。
在未来的发展中，双馈风力发电机有望发挥更大的作用，为人类创造更加清洁、可持续的能源未来。
双馈风力发电变流器控制策略研究
双馈风力发电变流器控制策略研究摘要：近年来社会用电需求的不断增大，电力工程建设数量也逐渐增多。
随着双馈风力发电技术的日益成熟，单机并网功率越来越大，对风力发电系统运行的稳定性提出了挑战。
大功率负载的突投突切，引起电网电压的波动和三相不平衡;非线性负载的投入，会向电网注入大量谐波，从而导致并网电流谐波问题，造成设备寿命缩短甚至损坏。
本文就双馈风力发电变流器控制策略展开探讨。
关键词：双馈风力发电；变流器；控制引言作为清洁无污染、可持续利用的能源形式，风力发电以其迅猛的产业发展趋势，已成为新能源发电的一种重要利用形式。
变流器是风力发电和电网的接口装置，其控制性能对并网系统的安全稳定运行具有重要作用。
在一般的风电变流器控制系统中，均假定电网电压是理想的正弦标准信号，但是在实际电网中，由于线路阻抗以及外界干扰的影响，电网电压会出现不平衡现象，如何保证并网变流器在电网电压不平衡条件下正常运行是目前急需解决的关键问题。
1双馈风力发电机数学模型发电机在d,q坐标系下磁链方程如下:式中：分别为定子与转子磁链d,q轴分量;L.为定子等效电感;L}为转子等效电感;L.为定转子互感；分别为定子与转子电流d,q轴分量。
系统在d,q坐标系下功率转矩方程如下:2倍频分量产生机理在电网电压不平衡条件下，双馈风力发电并网系统的视在功率为（1）式中：为电网电压dq轴的正负序分量; 为电网电流dq轴的正负序分量;*为取共轭．对应的有功功率和无功功率分别为（2）式中:P0、Q0为基波分量馈入电网的有功、无功功率平均值;Pc2、Ps2为有功功率余弦和正弦二倍频谐波分量;Qc2、Qs2为无功功率余弦和正弦二倍频谐波分量．结合式(1)和式(2)可以求得各个功率分量的矩阵表达式，即（3）由网侧变流器直流侧功率平衡可得（4）式中:udc、idc为直流侧电容的电压和电流;P1为双馈风力发电机侧变流器的输出功率;P2为双馈风力发电网侧变流器的输入功率．根据电容器的特性和式(2)可得功率平衡的表达式，即（5）式中，C为直流侧电容。
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网侧变流器 3
变流器控制理论需要的信号
电网电压
定子电压
中间直流 电压
定子电流
转子转速
转子/机侧变 流器电流
网侧变流 器电流
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双馈变流器网侧和机侧的控制目标
网侧变流器：
• 功率因素控制
（一般控制功率因数为1）
• 稳定直流电压
机侧变流器：
• 变速恒频控制 • 功率控制/调节
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变流器实现的技术基础
1. 适用于PMW控制的高运算能力CPU芯片
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变流器实现的技术基础
2. 大电流高开关频率的电力电子器件
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变流器实现的技术基础
IGBT器件的封装构成
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变流器实现的技术基础
3. PWM控制技术
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设计变流器通常关注的问题
1. 驱动电路可靠性 不可靠的驱动不仅导致控制对象失控，更容易造成器件 损坏。
水冷IGBT散热器
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设计变流器通常关注的问题
4. 为实现最大风能追踪，基于PQ解耦的矢量控制算法
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设计变流器通常关注的问题
5. IGBT并联 随着变流器功率的增加，而现有器件电流有上限，将要 考虑同桥臂采用多器件并联方案。
开通关断信号的一致性 均流电感设计 低电感的直流母排设计
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设计变流器通常关注的问题
国电南京自动化股份有限公司
GUODIAN NANJING AUTOMATION CO.,LTD
双馈式风力发电变流器
2010年6月13日
双馈变流器与直驱变流器的区别
直驱变流器
变流器最大功率=发电机额定功率
变流器最大功率=1 发电机额定功率 3
双馈变流器
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双馈变流器拓扑结构 背靠背形式的结构
直流电容
解决的办法是需要调整及增加新的硬件，只调整控 制部分是不够的。
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DFIG中的低压穿越问题
. 一种低成本的Crowbar解决方案
Crowbar 电阻
DFIG
晶闸管
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国电南自1.5MW双馈变流器
主要技术指标
• 中间直流电压：1100V • 直流电压纹波系数： ≤5％ • 网侧额定容量： 420kVA • 网侧额定电流 350A • 电流谐波畸变率（THD）：＜5% • 机侧额定容量： 650kVA • 机侧额定电流 480A • 效率：≥97%（额定功率） • 过载能力： 120%功率过载≥1min • 工作环境温度：-30℃～+40℃ • 相对湿度：≤90% • 冷却方式：强迫风冷 • 防护等级：IP21/ IP54 • 外形尺寸：2600×910×2362mm
6. 效率的提高
在开通和关断瞬间存在电流与
电压的重叠期，因此要尽量减少 重叠区域。
高开关频率可以获得更好的波
形，但同时带来了更大的损耗。
续流二极管的反向恢复能耗。
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DFIG中的低压穿越问题
低压穿越（LVRT）面临的问题 当电网电压跌落时，如果双馈电机仍然挂在电网上， 定子磁通几乎保持于直流分量不变，定子电流增加， 转子侧将会产生过量的电流和电压，从而影响到变流 器。
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设计变流器通常关注的问题
2. 尽量降低回路的杂散参数 高开关频率下，杂散电感会引入高du/dt、dI/dt，对电力 电子器件是一种威胁。因此合理的结构设计很重要。
例如：加大正负 母排的重合面积就可 以减少杂散电感。
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设计变流器通常关注的问题
3. 良好的散热条件 由于热量聚集造成的电力电子芯片损坏很常见。良好 的散热设计有利于延长器件使用寿命。大功率的变流 器将采用水冷方案。
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国电南自1.5MW双馈变流器
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