金风1.5MW风机switch变流器系统讲解

• 此项测试需在变流柜控制面板处进行按键操作，其中变流柜控制面板keypad操作说明如 图1所示：
图1 变流柜控制面板
Reset:故障复位 Select:选择键 Enter:数值确认；故障历史纪录 Start:启动按钮 Stop:停止按钮
：上翻；数值的增加 ：下翻；数值的减少 ：菜单返回；数值位向左选择；退出编辑模式 • ：菜单进入；数值位向右选择；进入编辑模式
电机侧防雷保护2F11 水冷散热管路
二、预充电及主空开、发电机侧空开闭合测试
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强制预充电及发电机侧空开、主空开闭合测试条件 机组没有故障、水冷系统正常运行、发电机侧动力电缆无短路现象。
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注意：在做电强制预充电及主空开、发电机侧空开闭合测试时必须紧闭变流柜门。不 得与柜门有身体接触。
2.1 变流器强制预充电测试步骤
课 程 大 纲
• 一、Switch变流器的介绍
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1.1 1.2 1.3 1.4
4U1外观结构及内部元器件介绍（1#柜） 1U1外观结构及内部元器件介绍（2#柜） 3#柜外观结构及内部元器件介绍 2U1和3U1外观结构及内部元器件介绍（4#和5#柜）
二、强制预充电及主空开、发电机侧空开闭合测试
• • • • 2.1 2.2 2.3 2.4 变流器强制预充电测试步骤 变流器强制预充电测试 变流器主空开闭合测试 变流器发电机侧空开闭合测试步骤
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• 2.5 变流器风扇强制动作测试步骤 三、网侧控制原理 四、电机侧控制原理
通过本课程，您将有以下收获
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了解Switch变流器的工作原理 了解变流器的结构及内部元器件 掌握使用变流器进行预充电及空开闭合的测试
2.2
变流器强制预充电测试
表1 变流器强制预充电测试
序号 1 操作步骤 操作说明
网侧空开机械锁定状态（钥匙与地面处于水 进入“ Test mode ”，测试密码 平的位置），进入1U1 P2.9.1菜单， 为“31504”
通过NCDRrive或电机侧（2U1、 在P2.9.2将“强制预充电（Force PreCharge）” 3U1 ） 面 板 上 的 P1.9“DC-Link的值设置为“1”来进行强制预充电（此时网 Voltage” 监控驱动器的直流电压。 侧面板上的绿灯“ready”闪烁）。 可以观测到电机侧电压不断上升 到1000V左右。 如果紧接着进行变流器主空开闭 合测试 如 果 一 切 正 常 则 将 P2.9.2 “ 强 制 预 充 电 就不用退出“ Test mode ”。如 （Force PreCharge）”的值设置为0来解除强 要退出“Test mode”，进入1U1 制预充电状态。 P2.9.1 菜单 ，将测试密码改为 “0”即可。
一、Switch变流器的介绍
• 变流器在风机系统中的主要作用是把风能转换成适应于电网的 电能，反馈回电网。发电机发出交流电，此交流电的电压和频 率都很不稳定，随叶轮转速变化而变化，经过电机侧整流单元 （或称INU）整流，变换成直流电，送到直流母排上，再通过 逆变单元（或称AFE）把直流电逆变成能够和电网相匹配的形 式送入电网。
过压保护单元4U1控制器
过压保护4U1功率单元
电控系统供电总开关1F8
网侧断路器1Q1
网侧保护熔断器组1F1 电网接入铜排
变流 1#柜(SWITCH)
网侧断路器1Q1机械锁定钥匙的钥匙把的位置在处于水 平方向时断路器处于机械锁定状态，在需要进行机械锁 定时最好在将钥匙拨到水平位置后将钥匙拔离以确保安 全。钥匙位于与地面垂直的位置时表明断路器处于正常 工作状态，此位置无法移除钥匙。红色框图中所示钥匙 的位置即为正常状态，未被锁定。 能耗单元，如果直流母线的电压有升高的时候，他就工 作，把母线上多余的电量用制动电阻消耗掉，以对制动 电阻直流母线的保护（电压>1120V工作） 1F8 开关熔断器 400V 63A AC-23A 690V 63A AC-23B 相变经过快熔，690V到主控
1C1 滤波回路
1C2.1/1C2.2/1C2.3滤波电容 9μF±5% ,Un=700V, -40℃～+85℃
1C2.1
1C1
1C2.2
1C1
1C1电容器 68μF±10% Urms=780V AC,Irms=80A HSF/LR 25/70/56 1C1和1L1组成LC滤波回路
1C2.3
1C1
4U1制动功率模块控制盒
2 3 4 5
设置P2.9.3.2 Force breaker 为“No” 设置P2.9.3.1Allow breaker test 为“No” 设置P2.9.2 Force PreCharge 为“0”
退出“Test mode”进入1U1 将测试密码改为“0”。 P2.9.1菜单，
恢复运行参数
6
2.4
1F10
STOP STRTA
1F11 1F12 1F13 1F14 1F15 1F16
OFF
230V AC和230V UPS到1Q1、2Q1,电源 供电开关，在SERVICE时断电
1F17
2X11.1
插接端子 250V AC
1R1
SERVICE NORMAL
维护插座
手动旋转开关 20Atch公司研制，网侧、电机侧都采用主
动整流方式。变流器整体结构由5个机柜构成，其中核心部件 为1#，2#、4#、5#机柜内部的功率模块，由芬兰的VACON公司 生产。其中2#柜中的单元（1U1）即为AFE，4、5#柜中的单元 （2U1, 3U1）为INU，1#柜中的功率模块(4U1)是制动单元。
CAUTION
CAUTION CAUTION 4U1
ABB
1F8
4U1 制动单元 Input:U1 640V-1100V DC I1 595A DC Output:U2 3 0～320Hz I2 502A
框架式断路器（1600A）
1F1.1-1F3.2这六个快熔上的六个常闭的辅助触点串联到 1U1-A11-A9端子上
变流器主拓扑结构图
变流系统工作原理及工作过程
发电机发出的交流电，此交流电的电压和频率都很不稳定，随 叶轮转速变化而变化；经过整流单元整流，变换成直流电，再经 过斩波升压，使电压升高到正负600V，送到直流母排上；再通过 逆变单元，把直流电逆变成能够和电网相匹配的形式送入电网。 说明：
1、在闭合主断路器之前，需要给直流母排进行预充电，因 为直流母排上带有大容量电容器，若不预充电，则在闭合主断路器 时会对系统造成很大的电流冲击。 2、放电电路是在停机后用来给直流母排放电的，其实就是 给连在直流母排上的电容器泄放电荷。 3、当直流母线上的电压过高时，制动单元工作，释放直流 母线上过多的能量，维持母线电压。
变流器主水冷管路
3M1、3M2-均热风扇，230V，50Hz，0.6A，135W 1F10-接3K11控制预充电回路 1F11-230V回路控制，给3M1、3M2 均热风扇供电 1F12-230V回路控制，控制1R1插座 1F13-控制1Q1主控开的储能电机 1F14-控制1#柜电机侧空开的储能电机 1F15-控制2#柜电机侧空开的储能电机 1F16-24VUPS供电电源 1F17-空开合、分闸线圈供电电源 2F1-3K4、3K5、3K10，24V供电电源 2F2-控制盒内板子24V供电电源 2F3-主控开内24V供电电源
变流器发电机侧空开闭合测试步骤
表3 流器发电机侧空开闭合测试步骤
序号 1 操作步骤 进入2U1 P2.7.1菜单 操作说明 进入“ Test mode ”，测试密码 为“31504” 强制闭合Genbreaker1 恢复2U1运行参数 进入“ Test mode ”，测试密码 为“31504”
控制用中间继电器
变流器直流母线排
网侧1U1功率单元
网侧滤波电抗器1L1 水冷散热管路
1K1-由4K1控制，接1U1-A11-B10端子，来控制网侧空开 2K1-由4K1控制，接于3K1与2U1-A11-B10端子来控制发电机侧1#开关柜空开储能电机MT 2K2-接于3K1与2U1-A11-B10端子来控制发电机侧1#开关柜空开欠压脱扣线圈MN 2K11-断路器2Q1跳闸指令（1#断路器故障），将故障信号反馈到2U1-A11-A9端子 2K12-1#开关柜断路器闭合反馈信号（24V）；接2U1-A11-B5端子，2K12得电，2U1得到 反馈发出的24V信号，2K1、2K2就会保持吸合。 3K1-接于2K1与3U1-A11-B10端子来控制发电机侧2#开关柜空开储能电机MT 2K2-接于2K1与3U1-A11-B10端子来控制发电机侧2#开关柜空开分闸线圈MN 3K12-断路器2Q1跳闸指令（2#断路器故障） 3K13-2#开关柜断路器闭合反馈信号（24V）；接 2U1-A11-A9端子，3K13得电，3U1得 到 反馈发出的24V信号，3K1、3K2就会保持吸合。 3K5-温度继电器温度器，当温度小于5°或湿度大于95%，3K5使3K4动作从而控制3M1、3M2动作。 3K9-启动使能继电器。 3K10-由2F1、1U1-A12、3K6串联控制从而控制预充电回路。 3K6-断开时报故障，常态是吸合的，下接1U1-A11-A10(由主控的8K10常闭触 电来控制)急停 4K1-电机侧断路器控制（4K1控制1K1）接4U1-A11-A10 3K14-滤波器状态，缓冲器监测电路（由UPS供230V）接2U1-A11-B6端子 3K4-常开触点介于1F11和3M1（3M2 ）之间，控制散热风扇；继电器由1U1A12常开和3K5常闭并联控制 3K8—急停复位（由主控的8K10常开触点来控制） 由水冷UPS来的230V由1F16控制，经变换给变流柜提供24VDC
• 在变流器主拓扑图1中可以分析得到， 整个变流器的主电路有几个部分组成， 电机侧整流单元，网侧逆变单元，直流 预充电单元，直流过压保护单元，电机 侧LC及网侧LC滤波器，网侧主空开。整 个结构大体由上面几个部分组成。