风电系统PWM并网变流器
第二章风电系统PWM并网变流器2.1直驱风力发电变流系统概述直驱型风力发电机组需要做全功率的变流器变换"其交/直整流既可以采用IGBTPWM整流器,也可以采用二极管不控整流与升压斩波"后者使用的大功率IGBT开关管少,因而性价比更高"本文研究的MW 级风力发电变流系统采用二极管不控整流,升压斩波与两重并网逆变器的功率变换拓扑结构"通过控制升压斩波器的输入电流以控制有功功率,调节无功则通过控制作为电网接口的电压型PWM变流器"系统变流部分拓扑如图2一1所示"图2一1直驱风力发电变流系统拓扑结构发电机采用多极永磁同步电机"发.出的交流电的电压幅值与频率随风速的变化而改变"经电容滤波后,六相二极管桥式整流器将幅值与频率变化的交流电变换为直流"不控整流输出的卜直流电压往往不能达到网侧逆变(PWM变换)对直流侧电压的要求,需要升压斩波器提高直流侧电压"三相电压型PWM变流器将直流电逆变为电压幅值和频率恒定的交流电馈入电网"图2一1所示的网侧逆变器采用特殊的直流侧中点接地的拓扑结构"另外在升压斩波与网侧逆变器中间有制动单元"一旦电网电压跌落,制动单元IGBT导通,电阻消耗能量,从而减小并网电流"网侧采用LCL滤波技术可以有效地滤除PWM变换中产生的高频谐波"系统结构具有以下特点:1.电机采用多极永磁同步结构:实现了电机的低速运转,无齿轮箱:不需励磁,无滑环和电刷;大大减少了系统的机械维护成本"2.电机与整流桥均采用六相结构,可减小电压脉动并降低对直流侧滤波电容量的要求"3.升压斩波器和并网逆变器采用并联多重化结构,一方面分担电流;另一方面采用合理的调制模式可以有效地抑制高频谐波"4.PWM变流器直流侧中点接地使三相电流独立控制,且对多重化结构能抑制环流,同时由于对直流电压中点的箱位降低了对直流母线绝缘性能的要求;而将直流电压分为两个独立变量,在控制上必须增加一个直流电压控制环或直流电压补偿器,加大了控制难度,且由于中线的连接,引入了零序电流"5.斩波器输出之后加入了制动单元"当电网电压突然跌落时,由于风轮机的机械惯性,传递功率不变而使并网电流突增"此时使制动单元IGBT导通,旁路PWM变流器,电阻能耗制动,降低并网电流"待电网电压恢复后再断开制动单元开关管,系统正常运行"6.PWM变流器网侧采用LCL滤波,实现了风电变流系统与电网的隔离:既滤除PWM变换的高频谐波,又滤除电网尖峰信号对功率变换系统的干扰"变流系统控制主要针对斩波器和逆变器"斩波器通过调节输入电流控制系统传输的有功功率"因为斩波器输出侧直流电压由PWM变流器控制恒定,所以控制输入电流时,调节IGBT开关管的占空比即控制了升压斩波器的输出电流,进而控制输入风能的功率"对变速恒频系统,斩波器输入电压会随风速的变化而改变"为了控制系统的有功功率,其输入电流指令也必然会相应的改变"所以快速的动态跟随性是斩波器的重要指标"网侧逆变器有两个控制要求,其一要求控制直流侧电压恒定,其二要求控制并网输出电流谐波畸变(THD)小,且保持单位功率因数(unitypowerfactor),以控制系统无功功率为零"当然在必要的情况下,也应可以向电网发出需要的感性无功或容性无功"而网侧逆变器由于与风轮机和同步发电机隔离,其主要控制目标是保持良好的抗扰性能"当然在系统指令改变时,PWM变流器也应具有快速的动态响应"2.2PwM变流器的分类及其拓扑从电力电子技术的发展来看,变流器较早应用的一种形式就是AC 心C变换装置,即整流器"它的发展经历了由不控整流器(二极管整流)!相控整流器(采用半控开关器件,如晶闸管)到PwM整流器(采用全控开关器件,如IGBT)的发展历程"传统的相控整流器,应用的时间较长,技术也较为成熟,但存在以下问题:图2一1直驱风力发电变流系统拓扑结构发电机采用多极永磁同步电机"发.出的交流电的电压幅值与频率随风速的变化而改变"经电容滤波后,六相二极管桥式整流器将幅值与频率变化的交流电变换为直流"不控整流输出的卜直流电压往往不能达到网侧逆变(PWM变换)对直流侧电压的要求,需要升压斩波器提高直流侧电压"三相电压型PWM变流器将直流电逆变为电压幅值和频率恒定的交流电馈入电网"图2一1所示的网侧逆变器采用特殊的直流侧中点接地的拓扑结构"另外在升压斩波与网侧逆变器中间有制动单元"一旦电网电压跌落,制动单元IGBT导通,电阻消耗能量,从而减小并网电流"网侧采用LCL滤波技术可以有效地滤除PWM 变换中产生的高频谐波"并网变流器作用(l)晶闸管换相引起网侧电压波形畸变;(2)网侧谐波电流对电网产生谐波污染;(3)深控时功率因数很低;(4)闭环控制时动态响应慢;虽然二极管整流器改善了网侧功率因数,但是仍会产生网侧谐波电流而污染电网,另外二极管整流的不足还在于直流侧电压的稳定性差"针对上述不足,PWM整流器已对传统的相控及二极管整流器进行了全面改进"其关键性的改进在于用全控型功率开关管取代了半控型功率开关管或二极管,以PWM斩控整流取代了相控整流或不控整流,功能上也已经远远超过了最初的整流,所以名称也渐渐演变成变流器"PWM变流器可以取得以下优良性能:(l)网侧电流近似正弦波;(2)网侧功率因数控制(如单位功率因数控制);(3)电能双向传输;(4)较快的动态响应;(5)可进行并网逆变;目前已设计出多种的PWM变流器,电压型和电流型是最基本的分类方法"这两种类型的PWM变流器无论是在主电路结构!PWM信号发生以及控制策略等方面均有着各自的特点,并且两者存在着电路上的对偶性"电压型的PWM变流器研究和应用较多,因此本文主要介绍电压型PWM变流器(VSR)"1.单相半桥!全桥VSR拓扑图2一2分别示出了vsR单相半桥和单相全桥主电路拓扑结构I.4>"两者交流侧具有相同的电路结构,其中交流侧电感主要用以滤除网侧电流谐波"由图2一2(a)可看出,单相半桥VSR拓扑只有一个桥臂采用了功率开关,另一桥臂则由两电容串联组成,同时串联电容又兼作直流侧储能电容;单相全桥VSR拓扑结构则如图2一2(b)所示,它采用了具有4个功率开关的/H0桥结构"值得注意的是:电压型PWM 变流器主电路功率开关必须反并联一个续流二极管以缓冲PWM过程中的无功电能"比较两者,显然半桥电路具有较简单的主电路结构,!1.功率开关数只有全桥电路的一半,因而造价相对较低,常用于低成本!小功率应用场合"进一步研究表明,在相同的交流侧电路参数条件下,要使单相半桥VSR以及单相全桥VSR获得同样的交流侧电流控制特性,半桥电路直流电压应是全桥电路直流电压的两倍,因此单相半桥VSR 的直流侧电压利用率低,功率开关管耐压要求相对提高,另外,为使半桥电路中电容中点电位基本不变,还需引入电容均压控制,可见单相半桥VSR的控制相对复杂"2.三相桥式VSR拓扑结构图2-3为三相桥式VSR拓扑结构，其交流侧采用三相对称的无中线连接方式，采用6个功率开关管，这是一种最常用的三相电压型PWM整流器，广泛应用于电力系统的有源滤波和谐波补偿，以及作为大功率拖动设备的前端整流。
三相桥式VSR工作原理同单相全桥VSR 类似，但是脉冲调制的时候是三相调制3.三电平VSR拓扑图2-4是三电平VSR常见的拓扑结构。
和二电平VSR相比而一言，三电jVSR的主要优点在于:一是对于同样的基波和谐波要求，它的开关频率低得多从而可以大幅度降低开关损耗:二是它适用于更高的交、直流侧电压规模(14]这两点都有利于加大变流机组的容量。
不过三电平VSR的缺点也显而易见，-方面其主电路拓扑使用功率开关器件较多;另一方面，它的控制也要比二电一’VSR复杂，尤其需要解决中点电位平衡问题。
2.3三相电压型PWM变流器的工作原理PWM变流器不同于传统意义上的AC/DC整流器，具有网侧功率因数控制、能量双向传输的性能。
当PWM变流器从电网吸取电能时，其运行于整流工作状态，当PWM变流器向电网传输电能时，其运行于逆变工作状态。
单位功率因数控制是指:当PWM变流器运行于整流状态时,网侧电压!电流同相,当PWM变流器运行于逆变状态时,其网侧电压!电流反相"进一步研究表明,PWM变流器其网侧电流及功率因数均可控,因而在风力并网变流器领域有着广泛的应用图2一5给出了三相电压型PWM变流器的典型电路结构"图2一5中共有四个储能元件,三个交流电感L和直流电容C,另外R表示功率开关管损耗等效电阻与交流电感及网侧等效电阻之和,为PWM变流器交流侧等效电阻"交流电感的主要作用为:隔离电网电动势与变流器桥臂交流电压,控制变流器交流侧电压实现四象限运行;滤除交流电流谐波;储能,实现变流器与电网传递无功功率;使变换器具有升压变换(Boost)特性"直流电容的主要作用为:缓冲交流侧与直流负载之间的能量交换,稳定直流电压;使直流侧具有电压源特性,构成电压型PWM变流器;抑制直流侧电压谐波"根据PWM变换电路的原理,直流电压由直流电压闭环控制,桥臂中点电压通过开关管的PWM模式控制,类似于同步电机励磁电压矢量的方向和幅值可控=.6]"图2一6表示电压型PwM变流器的等效电路图"根据正弦调制和载波比较技术对功率开关管进行PWM调制,可以在桥臂交流侧产生正弦调制的PWM电压波形,如图2-6所示"正弦调制PWM波含与调制波频率相同且幅值成正比的基波分量和与载波相关的高频谐波"这些高次谐波会产生电感电流脉动"忽略PWM高次谐波,如下相量方程(2一1)式成立:其中E为电网电动势相量,U,为桥臂交流电压"!的基波分量的相量而夕表示线电流基波分量的相量"以电网电动势为参考,控制桥臂交流电压相量U!可以控制PWM变流器的运行状态,使其不仅能工作于单位功率因数的整流或逆变状态,也可以根据需要发出超前或滞后的无功"图2一7给出系统相量图"图2一7a)中U!超前E相角占,而电流夕超前云相角少"这里,,90",其有功分量少;与云相位相反,电路工作在逆变状态,实现了能量的回馈;同时电流无功分量了,超前E相角900,表明其具有超前的无功,呈现容性负载特性"图(2一7b)中U!滞后E相角占,而电流I滞后云相角中"这里价<90",其有功分量2"与云相位相同,电路工作在整流状态:同时电流无功分量I;滞后E相角900,表明其具有滞后的无功,呈现感性负载特性"实际上由于可以调节电流幅值的大小和电网电动势与线电流之间的相位差,系统既可以控制交直流侧有功功率的传递,又可以控制变流器从电网吸收或发出的无功功率,方便地实现了四象.限运行"由此可见,要实现PWM变流器运行状态的控制,关键在于网侧线电流的调节"一方面可以通过控制桥臂交流电压来间接控制网侧电流(幅值相位控制);另一方面,也可以通过网侧电流的闭环调节直接控制变流器的网侧电流"2.4三相电压型PWM变流器的数学模型对控制对象的数学建模主要是为了提出相应的控制策略,设计控制参数并分析系统的动!静态特性"本节建立两种数学模型:一般电路拓扑在三相静止坐标系(a-b一c)下的数学模型(包括低频和高频模型),两相旋转坐标系(d一q)下的数学模型"针对图2一8所示的主电路图,图中ea,气,ec为电源电压,ia,心,i.为电源电流,叽,叽,叽为整流前端输出PwM电压一几为直流回路输出电流,瓜为直流负载电流,红为直流滤波电容输入电流,呱为直流母线电压,UN(,为图中N点对O 点的电压,尺等效为开关损耗等效电阻和交流侧电感电阻含量之和,凡.为直流侧等效负载电阻,几为直流侧滤波电容值,e:为直流电动势"各电压电流量均为瞬时值,正方向如图2一8所示"为了简化分析作如下假设(l)交流三相电网为理想电压源,即三相对称!稳定!内阻为零;(2)三相回路等效电阻相等,均为尺;(3)各相电感相等,均为入;(4)忽略开关器件的导通压降和开关损耗;(5)忽略分布参数的影响;2:41静止坐标系数学模型所谓静止坐标系数学模型就是根据三相电压型PWM变流器拓扑结构,在三相静止坐标系(a,b,")中,利用电路基本定律对变流器所建立的一般数学进行描述"如图2一6所示,当直流电动势气=o时,直流侧为纯电阻负载,此时三相vsR只能运行于整流模式;当气>Vuc时候,三相vSR既可运行与整流模式,又可运行于有源逆变模式,此时三相vSR将气所发电能向电网侧输送,有时也称这种模式为再生发电模式;当气<呱时,三相VSR则运行于整流模式"为便于分析,定义三相整流桥开关函数Sa,凡,Sc为:。
直驱风电机组并网变流器预充电电路设计方法优化
充电电压的最大值U 为网侧线电压的峰值， m ax
也是 直流 母线 电容电 压能 够充 到的 最大 电压 。为 了
简化计算，将充电过程看作电压值为U 的直流电 m ax
源对直流母线电容进行充电。对于初始电压为 0 的
电阻电 容充 电公式 为
t
U U (1 e 2RC )
c
ma x
（ 1）
式中， U 为电容两端电压；R 为两个预充电电阻的 c
母线 电容 充电 ，规定 预充 电电 阻必 须在 规定 的时 问
内将 中间 直流 环节电 容上 的电 压充 到交 流输 入电 压
最大值的 80%。这样仍然可以用公式（1）进行计算。
2 预充电电路设计方法改进
2.1 三相全桥预充电电路 实 际上 对于 三 相全 桥整 流 [4]波 形， 直流 侧 平均
U2 t U2t
max 1
dc 2
（2）
所以 有
U2
t
t max 1.10t
U 2
21
1
dc
（3）
计算实例：我公司 1.5MW 变流器并网电压为三
相 620V AC，直流母线电容容量为 68mF，预充电电
阻为 3 个 30 。控制系统判断预充电完成标志为直
流母线电压达到 840V DC。
这时U 876V ，按照公式（1）可以计算得 m ax
关键词 ：直 驱风力 发电 机组； 全功 率变流 器； 预充电 电路 ；低功 耗
The Optimizing Methods to Design the Pr echar ging Cir cuit of Gr id Connected Conver tor for Dir ect-dr ive Wind Tur bine
风力发电系统的分类及拓扑
并网型风力发电系统
• 2.B型：有限变速 指可变转子电阻的有限变速风力机，如下图所示。
OptiSlipTM，该技术是Vestas公司在20世纪90年代中期 开始使用。使用绕线感应发电机（WRIG）直接并网；同 样需要电容器组进行无功功率补偿，使用软起动器并网。 由于转子电阻可变使得转差率可变，因此系统的功率输出 稳定，可变转子电阻的大小决定动态速度控制的范围。
接三相转差频率变频器实现交流励磁。部分功率变频器用来进行无功
功率补偿。双馈发电机是指，在控制中发电机的定、转子都参与了励
磁，并且定、转子两侧都有能量的馈送。
• 优点：变频器的容量小，更具经济性，动态速度控制范围快一般为同 步转速的-40%~30%。
• 缺点主要是需要使用滑环和需要有电网故障保护，具有齿轮箱，结构 笨重，易出现机械故障。
特点及其拓扑结构
并网型风力发电系统
• C型：变速含部分功率变频器
•
此类型主要指双馈式感应发电机（DFIG），如下图所示。是含
绕线转子感应发电机（WRIG）和转子电路中部分功率变频器（额定
值约为标称发电机功率的30%）。双馈发电机结构类似于三相绕线式
异步感应电机，具有定、转子两套绕组，定子绕组并网，转子绕组外
The end
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Thank you！
特点及其拓扑结构
并网型风力发电系统
• 4.D型：变速全功率变频器型 • 此类型主要指发电机通过全功率变频器并网的全变速风
力机。发电机主要有绕线转子同步风力发电机（WRSG） 或永磁同步发电机（PMSG），结构图如下图所示。 • 其中一些全变速风力发电机系统省去了齿轮箱，此时需 要直驱多级发电机，其直径较大。
风力发电系统分类：
双馈风电机组高电压穿越技术及应用阐述
双馈风电机组高电压穿越技术及应用阐述摘要：风能是清洁可再生能源，目前世界各国都在大力开发风能发电。
在经过一段时间的探索与发展后，我国的风力发电技术已较为成熟，但也仍存在一些问题。
如随着电网中风电渗透率的增大，电网的运行也受到更大的影响与扰动。
并网稳定性差、故障穿越能力弱等技术问题使电网的安全性与稳定性大大降低。
基于这一背景，本文运用文献法、调查法、定性与定量结合分析法等双馈风电机组高电压穿越技术及应用问题展开探究论述，提出些许观点，以供借鉴参考。
关键词：双馈风电机组；高电压穿越技术；技术应用现如今，全球能源快速枯竭，生态环境不断恶化，继续大力开发与应用传统化石能源已非可行之路径，世界各国要想持续发展就必须合理开发与应用清洁能源。
我国是世界人口大国，也是能源消耗大国，我国各行各业对能源的需求巨大，但我国人均资源不足，且资源的转换率与利用率均相对较低。
在此情况下，我国必须提高清洁能源开发利用技术水平，探索构建出一条可持续发展的清洁能源发展之路。
风是由太阳辐射引起空气流动产生的一种自然现象。
风能属清洁可再生能源，世界风能数量巨大。
在能源危机加重、生态环境恶化的今天，研究与发展风能开发利用技术，提高风能开发利用率是必然与必要的举措。
在经过一段时间的探究与发展后，我国的风力发电技术已相对成熟，但也仍存在一些问题。
如：在于电网中并入大容量风电机组后，会引起并网接入点功率与电压振荡，情况严重时，可能会引起过电压及系统脱网现象，使电网的正常运行受到严重影响，也给用户的日常用电带来不便。
因此目前在将风力发电机组并入电网时，首先需考虑与解决电压振荡及系统脱网等问题，要对风电机的类型及控制方法展开研究与优化。
此外，将风力发电机组并入电网虽然有利于提高风力发电的稳定性，但会对电网及风电场的稳定性产生一定影响。
大容量的风电机组并入电网，电网电压容易出现波动，电网的安全性与稳定性会受到冲击，风力发电机组必须具备足够的低压穿越与高压穿越能力。
中压三电平全功率风电变流器关键技术研究
实验结果与分析
为了验证中压三电平全功率风电变流器的性能和可靠性，本次演示进行了实验 研究。实验结果表明，采用合适的电路拓扑和控制策略可以提高风电变流器的 效率和稳定性。同时，通过稳定性分析和能流控制策略的优化，可以进一步提 高风电变流器的性能和可靠性。然而，实验中也发现了一些问题，如开关器件 的损耗、谐波含量等，需要进一步加以解决。
然而，在实际应用过程中还需要考虑到具体的系统参数和应用场景进行优化设 计。因此，未来还需要进一步深入研究三电平大功率中压变频器的关键性技术 在实际应用中的优化设计问题，以便更好地推广和应用这项先进的技术。
参考内容三
随着可再生能源的快速发展，风力发电在能源结构中的地位日益重要。特别是 全功率变流器永磁直驱风电系统，其高效、可靠、环保的特性使其在风力发电 领域具有广泛的应用前景。然而，电网故障导致的电压跌落是风电系统中常见 的问题，这会对风力发电机组和电网的稳定运行产生不利影响。因此，对全功 率变流器永磁直驱风电系统低电压穿越特性进行研究，对于提高风电系统的稳 定功率风电变流器的核心，其直接影响到风电变流器的 性能和可靠性。目前，常用的控制策略包括直接功率控制（DPC）、间接功率 控制（IPC）、矢量控制等。其中，DPC具有控制简单、动态响应快等优点， 但鲁棒性较差；IPC则具有鲁棒性好、稳态性能好的优点，但动态响应较慢。 因此，在实际应用中，需要根据具体要求选择合适的控制策略。
相关技术综述
中压三电平全功率风电变流器是一种具有高效率、高可靠性、低谐波含量的变 流器。其基本原理是通过电力电子器件的开关动作，将风能转化为直流电能， 再通过逆变器转换为交流电能。该技术涉及到电力电子技术、数字控制技术、 电磁兼容技术等多个领域。目前，国内外学者已经对该技术进行了广泛的研究， 并取得了一系列重要的研究成果。
2.风力发电及其并网技术
3 、风力机的功率调节
（3） 直驱永磁变速恒频风力发电机 PMSG
PMSG
电 网
机侧 变换器
网侧 变换器
2.3 风力发电系统的并网运行
1 大容量风电场并网对电力系统电能质量的影响 电压 恒速异步感应风电机组接入瞬间会产生较大的冲击电流，
使电网电压瞬时跌落；异步发电机运行时要从电网吸收感性无 功来建立磁场，也会引起无功损耗和电压损耗导致电压偏差增 大。变速双馈感应风电机组和永磁同步风电机组能实现有功和 无功的解偶控制，控制调节功率因数为1时，风电场与电网之间 可以不发生无功功率的交换，较之恒速异步风电机组，能够在 一定程度上缓解地区性的电压偏差问题。但当风力发电机出力 较大时，由于有功功率在线路上流动而消耗的无功功率，也可 能会造成电压降落，引起电压偏差过大。
2、全球区域风资源分布
三、风能资源的分布
三、风能资源的分布
三、风能资源的分布
三、风能资源的分布
3、我国分能资源分布
三、风能资源的分布
2.2风力发电机组
根据系统的运行方式，风力发电机组可以分： 离网型运行机组 互补运行机组 并网型运行机组
风力发电系统包括风力机及其控制系统与发电机及其控制系统两个 部分。
2.3 风力发电系统的并网运行
2 风电并网对系统安全稳定性的影响 暂态稳定性 恒速异步感应风电机组与电网的机电耦合紧密，动态 稳定性受异步发电机临界转速和故障持续时间的影响 较大。变速恒频风电机组利用变流器参与系统的无功 和电压控制，具有一定的无功调节能力，风电机组可 以按照不同的控制策略，吸收或发出无功功率进行电 压控制，其电网暂态稳定性的好坏主要取决于风电机 组的控制策略。
2.3.3风力发电机组的并网技术
1 风力发电机组的并网方式 异步风力发电机 降压并网 为了降低并网合闸瞬间冲击电流的大小和电网电压 下降的幅度，并网时在异步发电机每相绕组与电网 之间串联电阻或电抗器，或者接入自耦变压器。当 发电机并网稳定运行后再将接入的元件迅速从线路 中切除以免其消耗功率。
金风1.5MW Freqcon 变流器
金风 1.5MW Freqcon 变流器1.引言变流器系统是金风直驱风电机组重要部件，也是永磁直驱机组故障率较高的部分，它的运行工况很大程度上决定机组可利用率，日常维保工作中变流器系统是重中之重，本人从事永磁直驱风电机组运维工作多年，针对变流器系统总结了一些现场维保经验，分享给大家，希望对现场全功率机组变流器运维工作有一些帮助。
关键词：IGBT功率模块、变流板、ACS510变频器2、1.5MW Freqcon 变流器组成及作用2.1 Freqcon变流器组成变流器主柜由五部分组成，即低压柜、主控柜、IGBT1柜、IBGT2柜、制动柜。
Freqcon变流器冷却方式为强迫风冷。
柜体内设计自动控制加热除湿装置，保证机组在-30℃环境下功能模块安全启动运行。
2.2 Freqcon变流器作用金风1.5MW Freqcon变流器I型采用风冷形式散热，适用于1.5MW直驱永磁风力发电机组。
Freqcon变流器采用IGBT功率控制单元，结合PWM控制技术实现风力发电机与电网之间功率传递和能量转换。
机侧采用全控形式IGBT功率模块，利用SPWM技术实现机组输出功率控制，保证机组结合实时风速获取最大风能，实现机组高效率运行。
网侧变流器采用三相四线制拓扑结构，利用控制脉冲交错并联技术，结合LCL滤波电路，实现高质量电能输出。
3、Freqcon变流器系统部件介绍3.1 变流器功率模块Freqcon变流器网侧和机侧共有13个IGBT功率模块，一组直流母线系统、一套Chopper制动斩波装置。
其中IGBT编号1~6#为网侧逆变电路功率模块，位于IBGT1柜内；IGBT7#为Chopper制动斩波电路使用，位于制动柜内；IGBT编号8~13#为机侧整流电路功率模块，位于IGBT2柜内。
3.2 变流控制器Freqcon变流器核心控制部分位于控制柜体内，主要由变流控制器和PLC模块共同组成。
变流控制器又称变流板（后文中均称变流板），是整个变流器控制核心部件。
风力发电机并网讲解
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双馈式风力发电机及其并网
双馈风力发电机为定子绕组直接接入交流电网，转子绕组由频 率、幅值、相位可调的变流器提供三相低频励磁电流的新型电 机，当转子绕组通过某一频率的交流电时，就会产生一个相对 转子旋转的磁场，此时会在电机气隙中形成一个同步旋转磁场， 转子的实际转速加上交流励磁电流产生的旋转磁场所对应的转 速等于同步转速，从而改变了双馈电机定子电动势与电网电压 向量的相对位置，也即改变了电机的功率角，因此有调节无功 功率出力的能力。
变速恒频发电机系统是指在风力发电过 程中发电机的转速可以随风速变化,而通 过其他的控制方式来得到和电网频率一 致的恒频电能。
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发电机组并网的四个条件
1. 发电机的频率与系统频率相同。 2. 发电机出口电压与系统电压相同,其最
大误差应在5%以内。 3. 发电机相序与系统相序相同。 4.发电机电压相位与系统电机组
根据风力发电机运行特征和运行技术，并 网型风力发电机一般分为：
1、恒速恒频风力发电机。 2、变速恒频风力发电机。
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什么是恒速恒频与变速恒频？
恒速恒频发电机系统是指在风力发电过 程中保持发电机的转速不变从而得到和 电网频率一致的恒频电能。
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（２）独立负载并网方式：采用这种方式的思路是，并网前发 电机带负载运行，对发电机和负载进行控制，在满足并网条 件时进行并网。这种并网方式的特点是，发电机具有一定的 能量调节作用，降低了对原动机的调速能力要求，但是这种 并网方式控制起来非常复杂，所需要的信息不仅取自于电网
侧，同时还取自于定子侧。
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恒速笼型异步风力发电机系统
2MW变流器(艾默生)20140723
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变流器基本分类——根据直流环节
目前，世界上的高压变流器不像低压变流器那样成熟。根 据有无直流环节而将高压变流器分为两大类：
n>n0，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=n0，处于同步运行状态，f2=0，变流器向转子提供直流励磁。
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变流器变速恒频——基本解释
根据上面数学公式，我们可以得出结论： 当风速发生变化时，风轮转速也随之变化，通过驱 动链传动，发电机转速n也随之变化；即pfm变化。 如果要保持f1=50Hz，那么只能相应地控制f2相应 改变，“如影随形”一般相应地变化，这就是变流器在 双馈异步风电机组中实现变速恒频控制的机理。
码盘的状态可以通过检测用户端子排X3完成
用户端子X3定义
端子
描述
X3.3
码盘A＋信号
X3.4
码盘A－信号
X3.5
码盘B＋信号
X3.6
码盘B－信号
端子 X3.7 X3.8 X3.1 X3.2
描述 码盘Z＋信号 码盘Z－信号 码盘电源＋24V 码盘电源地
特别提示： 在不插码盘的情况下测量X3.1、X3.2电压，以确
☆ 半桥逆变器 ☆ 全桥逆变器 ☆ 推挽逆变器
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变流器工作原理——单相逆变电路
通过改变开关导通时间，改变输出电压的频率； 通过改变开关导通顺序，改变输出电压的相序。
浅谈双馈风力发电机轴电压产生原因分析及测试办法
浅谈双馈风力发电机轴电压产生原因分析及测试办法[摘要]近年来，我国的风电装机容量和发电量快速增长，成为新能源中排名第一的能源，也是仅次于火电、水电的第三大电源。
目前，在大型并网型风电机组中，双馈机组是一种主要的机型。
[关键词]双馈风力发电机、轴承、轴电压0引言双馈风力发电机组通过变流器与发电机转子相连，变流器根据双馈发电机的转速和电网工况，调整其输出电压的频率、相位和幅值，使双馈发电机定子产生频率、相位和幅值与电网一致的电能，以实现直接并网运行，转子同时向电网传输电能或从电网吸收电能。
变流器容量通常为机组容量的1/3，为实现更大风速范围内的并网运行，双馈变流器需实现能量的双向流动，因此必须采用全控型功率器件。
目前，双馈型变流器均为两电平电压源PWM（脉冲宽度调制）式，且均采用IGBT作为其功率元件。
但是，随着变流器的广泛应用，发现其存在一些显著的负面效应：两电平电压源PWM式变流器的三相瞬态输出之和不为零，存在较高频次的共模电压。
对于双馈风力发电系统，机侧变流器和网侧变流器各自产生的共模电压均会在轴上感应出轴电压。
除过共模电压在轴上感应出的轴电压之外，发电机在正常运行时，由于磁不对称、轴向漏磁通以及励磁谐波电流的影响，也会使发电机产生轴电压。
风力发电机组的运行寿命通常被要求在20 年以上，轴电压对轴承的危害会严重影响机组的可靠性，因此必须设法抑制，将其降低至可以接受的范围内。
一轴电压的产生及其危害轴电压是共模电压的一个分量，是共模电压通过与电机寄生电容耦合作用而产生的结果。
另一方面，不均匀磁场、漏磁通和高次谐波磁通的作用下，在发电机轴上也会产生轴电压。
1共模电压作用下的轴电压1.1共模电压双馈风力发电机组，其机侧变流器通过碳刷、滑环与双馈发电机的转子绕组连接；网侧变流器通过并网回路上的并网接触器、并网开关与发电机的定子绕组连接；并网回路连接至箱式变压器系统，经升压后由输电线路输出。
如图一所示：图一在发电机转子变流器驱动系统中，在发电机转子三相绕组中性点处，将存在共模电压，即逆变器输出的零序电压，其大小由式(1)给出。
风电变流器的组成
风电变流器的组成
风电变流器的主要组成部分包括：
1. 电网侧部分：主要包括电网过滤器、电网连接开关和电网保护装置等。
电网过滤器用于提取电网所需的频率成分，滤除其它干扰频率；电网连接开关用于连接变流器和电网，实现两者之间的电力传输；电网保护装置用于保护变流器和电网免受过电流、过电压等异常情况的损害。
2. 风机侧部分：主要包括双边开关、风机保护装置和风机低压侧滤波等。
双边开关用于连接变流器和风机；风机保护装置用于保护风机免受过电流、过电压等异常情况的损害；风机低压侧滤波用于去除风机侧的谐波和高频噪声。
3. 逆变器：逆变器是风电变流器的核心部分，用于将风机产生的直流电转换为交流电，并将其接入电网。
逆变器通常包括桥式整流器、直流滤波器、逆变器电路和输出滤波器等。
4. 控制系统：控制系统是风电变流器的智能核心，用于监测风机和电网的状态，并控制逆变器工作。
控制系统包括电流控制器、电压控制器、频率控制器和功率控制器等。