风电机组变流器与控制

变流器,一、双馈发电机转子励磁调节 二、直驱发电机输出调节,变流器,目前通常采用双PWM(脉宽调制)控制的交-直-交电压型变频器，该变流器由电网侧变换器和机侧变换器所构成，因此也常称为“背靠背”变换器(back-to-back converter)或双PWM变换器。由于双PWM变换器的主电路拓扑方案已经非常成熟，因此其体积小、成本低，技术上实现可靠，借助于成熟的PWM控制技术，在变换器中对电网侧变换器和机侧变换器均采用可控PWM进行控制，可以将整个系统对电网和发电机的谐波污染控制得非常低，同时具有较高的功率因数。不仅如此，通过PWM控制还可以非常容易地实现四象限运行，满足发电机转速变化时励磁功率双向流动的要求。因此双PWM变换器具有优良的输入、输出特性和能量双向流动等特点，在交流励磁发电技术中获得了广泛的研究并逐步成为首选的交流励磁电源,变流器,脉冲宽度调制(PWM“Pulse Width Modulation”),其中t/T%叫占空比。 占空比越大，平均值越大。 滤除波动成分（并联电容或串联电感）将得到随占空比变化的不同电压输出（面积等效原理）。,变流器,IGBT,IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，具有驱动功率小、开关速度快、饱和压降低的优点。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。,IGBT的工作特性：G为栅极，C为集电极，E为发射极，在C极和E极之间施加正向电压，其通断受栅极G和发射极E间电压的控制。控制电压信号工作频率一般在1030kHz之间,变流器,PWM控制,PWM 控制就是脉宽调制技术：即通过对一系列脉冲的宽度进行调制来等效的获得所需要的波形。 采用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波,等效,变流器,正弦波一个完整周期的等效PWM波为：,实际中广泛应用的等效PWM波：,变流器,PWM控制电路原理产生单相正弦交流电压,脉冲为正值，T1、T4闭合， 脉冲为负值，T2、T3闭合，,+,U,-,T1,T2,T3,T4,R,R,变流器,SPWM控制信号的产生,正弦波信号三角波信号=SPWM控制信号,正弦电压高度与脉冲宽度成正比,变流器,双馈发电机转子交流励磁控制,+,U,-,G1,G2,G4,G5,G3,G6,直流母线,U,W,V,ua,ua,ub,ub,uc,uc,Ua、Ub、Uc为转子三相电压；也可以看做电网。,t1,变流器,双馈发电机转子交流励磁控制,+,U,-,G1,G2,G4,G5,G3,G6,直流母线,U,W,V,ua,ua,ub,ub,uc,uc,Ua、Ub、Uc为转子三相电压；也可以看做电网。,t2,变流器,双馈发电机转子交流励磁控制,+,U,-,G1,G2,G4,G5,G3,G6,直流母线,U,W,V,ua,ua,ub,ub,uc,uc,Ua、Ub、Uc为转子三相电压；也可以看做电网。,t3,变流器,双馈发电机励磁调节作用,1、调速，实现最大风能追踪。 2、发电机转速在同步速上下变化时可以使能量双向流动。 3、s=30%，变流器容量至少为额定功率的30%。 4、直流母线电容使两个变换器实现了解耦，两个变换器可以独立地分开控制而不会相互干扰。 5、为了不使高频的谐波电流污染电网，通常要在与电网联接处附加滤波器。 6、转子侧变换器输出增加滤波器用来限制输出电压变化率，防止对于电机绕组绝缘产生过高的应力问题。 7、变流器内部具有过流、过热、短路等保护IGBT功能。,两电平电压型双PWM变流器,电网侧变换器：保持直流母线电压稳定 转子侧变换器：实现转子交流励磁控制,变流器,直驱发电机,1、全功率变频，变流器容量大。 2、发电机侧、网侧分别独立调节，实现了解耦。 3、低电压穿越能力强。 4、可以实现有功/无功功率独立解耦控制。,暂时介绍到这里，回到风机上休息一下！,