風電變流器工作原理

風電變流器，是雙饋風力發(fā)電機中，加在轉子側的勵磁裝置。其主要功能是在轉子轉速n變化時，通過變流器控制勵磁的幅值、相位、頻率等，使定子側能向電網輸入恒頻電。包括功率模塊、控制模塊、并網模塊。

變流器采用三相電壓型交-直-交雙向變流器技術，核心控制采用具有快速浮點運算能力的“雙DSP的全數字化控制器”；在發(fā)電機的轉子側變流器實現定子磁場定向矢量控制策略，電網側變流器實現電網電壓定向矢量控制策略；系統具有輸入輸出功率因數可調、自動軟并網和最大功率點跟蹤控制功能。功率模塊采用高開關頻率的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構簡單、諧波含量少等優(yōu)點，可以明顯地改善雙饋異步發(fā)電機的運行狀態(tài)和輸出電能質量。這種電壓型交-直-交變流器的雙饋異步發(fā)電機勵磁控制系統，實現了基于風機最大功率點跟蹤的發(fā)電機有功和無功的解耦控制，是目前雙饋異步風力發(fā)電機組的一個代表方向。

風電變流器構成

變流器由主電路系統、配電系統以及控制系統構成。包括定子并網開關、整流模塊、逆變模塊、輸入/輸出濾波器、IGBT、PLC、JCE1000-AXS電流傳感器、風機、有源Crowbar電路、控制器、監(jiān)控界面等部件。

變流器主回路系統包含如下幾個基本單元：

轉子側逆變器、直流母線單元、電網側整流器。

原理圖如下：

配電系統由并網接觸器、主斷路器、繼電器、變壓器等組成，自身集成有并網控制系統，用戶無須再配置并網柜，提高了系統集成度，節(jié)約了機艙空間，柜中還可提供現場調試的220V電源。

控制系統由高速數字信號處理器（DSP）、人機操作界面和可編程邏輯控制器（PLC）共同構成。整個控制系統配備不間斷電源（UPS），便于電壓跌落時系統具有不間斷運行能力。

上述各功能分配到控制柜、功率柜、并網柜中：

控制柜：控制柜主要對采集回的各種模擬數字信號進行分析，發(fā)出控制指令，控制變流器的運行狀態(tài)

控制柜主要由主控箱、PLC、濾波器、電源模塊等組成。

功率柜：主要負責轉子滑差能量的傳遞。

功率柜主要由功率模塊、IGBT、PLC、JCE1005-FS電流傳感器、風機、有源Crowbar等構成。

并網柜：主要用于變流器與發(fā)電機系統和電網連接控制、一些控制信號的采集以及二次回路的配置。

并網柜主要由斷路器、接觸器、信號采集元件、UPS、加熱器、信號接口部分等構成。

變流器控制結構框圖如下：