風(fēng)電變流器技術(shù)介紹

風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源，越來越受到世界各國的重視，我國風(fēng)能資源豐富，近幾年來國家政策也大力扶持風(fēng)電產(chǎn)業(yè)。我公司自06年成功研制第一臺風(fēng)電變流器以來，不斷尋求技術(shù)革新嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，目前已實(shí)現(xiàn)規(guī)?；纳a(chǎn)。
　　本文將針對市場上主流的雙饋型風(fēng)電變流器進(jìn)行簡介。
　　QHVERT-DFIG型風(fēng)電變流器系統(tǒng)功能
　　變流器通過對雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子進(jìn)行勵磁，使得雙饋發(fā)電機(jī)的定子側(cè)輸出電壓的幅值、頻率和相位與電網(wǎng)相同，并且可根據(jù)需要進(jìn)行有功和無功的獨(dú)立解耦控制。
　　變流器控制雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)軟并網(wǎng)，減小并網(wǎng)沖擊電流對電機(jī)和電網(wǎng)造成的不利影響。
　　變流器提供多種通信接口，如Profibus,CANopen等（可根據(jù)用戶要求擴(kuò)展），用戶可通過這些接口方便的實(shí)現(xiàn)變流器與系統(tǒng)控制器及風(fēng)場遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的集成控制。
　　變流器配電系統(tǒng)提供雷擊、過流、過壓、過溫等保護(hù)功能。
　　變流器提供實(shí)時監(jiān)控功能，用戶可以實(shí)時監(jiān)控風(fēng)機(jī)變流器運(yùn)行狀態(tài)。
　　變流器可根據(jù)海拔進(jìn)行特殊設(shè)計，可以按客戶定制實(shí)現(xiàn)低溫、高溫、防塵、防鹽霧等運(yùn)行要求。
　　QHVERT-DFIG型風(fēng)電變流器基本原理
　　變流器采用三相電壓型交-直-交雙向變流器技術(shù)，核心控制采用具有快速浮點(diǎn)運(yùn)算能力的“雙DSP的全數(shù)字化控制器”；在發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子側(cè)變流器實(shí)現(xiàn)定子磁場定向矢量控制策略，電網(wǎng)側(cè)變流器實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)電壓定向矢量控制策略；系統(tǒng)具有輸入輸出功率因數(shù)可調(diào)、自動軟并網(wǎng)和最大功率點(diǎn)跟蹤控制功能。功率模塊采用高開關(guān)頻率的IGBT功率器件，保證良好的輸出波形。這種整流逆變裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、諧波含量少等優(yōu)點(diǎn)，可以明顯地改善雙饋異步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和輸出電能質(zhì)量。這種電壓型交-直-交變流器的雙饋異步發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了基于風(fēng)機(jī)最大功率點(diǎn)跟蹤的發(fā)電機(jī)有功和無功的解耦控制，是目前雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的一個代表方向。
　　變流器工作原理框圖如下所示：

　　QHVERT-DFIG型風(fēng)電變流器系統(tǒng)構(gòu)成
　　變流器由主電路系統(tǒng)、配電系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)構(gòu)成。包括定子并網(wǎng)開關(guān)、整流模塊、逆變模塊、輸入/輸出濾波器、有源Crowbar電路、控制器、監(jiān)控界面等部件。
　　變流器主回路系統(tǒng)包含如下幾個基本單元：
　　轉(zhuǎn)子側(cè)逆變器、直流母線單元、電網(wǎng)側(cè)整流器。
　　配電系統(tǒng)由并網(wǎng)接觸器、主斷路器、繼電器、變壓器等組成，自身集成有并網(wǎng)控制系統(tǒng)，用戶無須再配置并網(wǎng)柜，提高了系統(tǒng)集成度，節(jié)約了機(jī)艙空間，柜中還可提供現(xiàn)場調(diào)試的220V電源。
　　控制系統(tǒng)由高速數(shù)字信號處理器（DSP）、人機(jī)操作界面和可編程邏輯控制器（PLC）共同構(gòu)成。整個控制系統(tǒng)配備不間斷電源（UPS），便于電壓跌落時系統(tǒng)具有不間斷運(yùn)行能力。
　　上述各功能分配到控制柜、功率柜、并網(wǎng)柜中：
　　控制柜：控制柜主要對采集回的各種模擬數(shù)字信號進(jìn)行分析,發(fā)出控制指令,控制變流器的運(yùn)行狀態(tài)
　　控制柜主要由主控箱、PLC、濾波器、電源模塊等組成。
　　功率柜：主要負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)子滑差能量的傳遞。
　　功率柜主要由功率模塊、有源Crowbar等構(gòu)成。
　　并網(wǎng)柜：主要用于變流器與發(fā)電機(jī)系統(tǒng)和電網(wǎng)連接控制、一些控制信號的采集以及二次回路的配置。
　　并網(wǎng)柜主要由斷路器、接觸器、信號采集元件、UPS、加熱器、信號接口部分等構(gòu)成。
　　QHVERT-DFIG型風(fēng)電變流器技術(shù)特征
　　QHVERT-DFIG型風(fēng)電變流器可以優(yōu)化風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)寬風(fēng)速范圍內(nèi)的變速恒頻發(fā)電，改善風(fēng)機(jī)效率和傳輸鏈的工作狀況，減少發(fā)電機(jī)損耗，提高運(yùn)行效率，提升風(fēng)能利用率。
　　QHVERT-DFIG型風(fēng)電變流器具有以下一些特點(diǎn)：
　　sup2;優(yōu)異的控制性能
　　sup2;完備的保護(hù)功能
　　sup2;良好的電網(wǎng)適應(yīng)能力
　　sup2;具備高可靠性，適應(yīng)高低溫、高海拔等惡劣地區(qū)運(yùn)行
　　sup2;模塊化設(shè)計，組合式結(jié)構(gòu)，安裝維護(hù)便捷
　　sup2;豐富的備品備件；專業(yè)、快速的技術(shù)服務(wù)
　　QHVERT-DFIG型風(fēng)電變流器最新動態(tài)
　　2009年3月至今，在河北建設(shè)投資公司和東方汽輪機(jī)有限公司的支持下，北京清能華福風(fēng)電技術(shù)有限公司自主研發(fā)生產(chǎn)的1.5MW風(fēng)電變流器在河北海興風(fēng)電場成功并網(wǎng)發(fā)電，通過240小時驗(yàn)收，目前已無故障連續(xù)運(yùn)行8000多小時。成功經(jīng)歷了夏季高溫、冬季降雪后的低溫、海邊鹽霧等運(yùn)行環(huán)境的考驗(yàn)，事實(shí)證明了：清能華福變流器可以達(dá)到滿功率發(fā)電和連續(xù)運(yùn)行的要求，系統(tǒng)品質(zhì)達(dá)到了風(fēng)場應(yīng)用的要求。
　　2009年12月28日經(jīng)過2天的現(xiàn)場調(diào)試，北京清能華福風(fēng)電技術(shù)有限公司自主研發(fā)的1.5MW風(fēng)電變流器在國電聯(lián)合動力技術(shù)有限公司及其現(xiàn)場調(diào)試所相關(guān)技術(shù)人員的支持下，已于哲里根圖風(fēng)場全部并網(wǎng)成功滿發(fā)，截止目前運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定。
　　目前在赤峰、大安等風(fēng)場正陸續(xù)進(jìn)行變流器吊裝施工。