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  • 北京赛车官网网址MW级大功率风电机组变流器系统

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  图3是采用器件并联格式的风电机组变流器拓扑构造图,该电道实际为交直交功率变换体例,发电机输出的幅值和频率蜕变相易电通过整流和斩波升压,调度成DC1200V,再通过逆变单位和变压器输出电压频率和幅值及相位与电网一概的相易电源电压。为了增梗概例容量,主电道功率器件均采用并联手艺。

  采用器件串并联格式降低变流器的功率,具有拓扑构造方便,功率器件个数少等甜头。但器件串联会带来分压不均题目, 器件并联会带来器件的均流题目,于是对驱动电道的央求也大大降低,要尽量做到串联器件同时导通和闭断,不然因为各器件开断功夫纷歧,承袭电压不均或分流不均,会导致器件损坏乃至一共逆变器溃散。

  风电体例对电磁兼容特征有较高的央求,央求体例具有极强的抗扰乱才华,劳动机能巩固。古板的导线式信号传输格式不行知足这种央求,信号正在传输流程中极易引入电磁扰乱,形成电道误举动,乃至IGBT炸管子。为理会决这一题目,体例对要紧信号的传输应采用光纤计划计划,诈欺光纤传导信号,大大下降了传输流程中的电磁扰乱,加强了体例的巩固性。光纤体例框图如图8所示。

  前面先容了三种大功率变流器的拓扑构造,各有优漏洞。变频器并联扩容手艺很好的降服了上面三种计划的不够。计划程序功率变流器,当单个变流器功率不行知足风电机组功率央求时,通过变流器并联,降低功率。如许既能灵敏的知足风电机组的各式功率等第,又能使各个分变流器劳动正在额定形态下,加强体例的巩固性。图5为体例构造示图谋。

  图4为采用飞跨电容型四电平拓扑构造图。剖释图 4 可知,该拓扑正在功率器件串联的根底上,引入了电容举行箝位,保障了电压的安好分派。其苛重特色为:

  众电平变频器性子依赖于内部众电平逆变器的“众电平逆变”成效,相对待古板的两电平变频器,其苛重甜头正在于:单个器件承袭的电压应力小,更容易杀青高压大功率;正在肖似开闭频率下,输出波形更亲昵正弦波,谐波含量更低;同时还大大减轻了电磁扰乱(EMI)题目。

  操纵电道是一共变流器体例的中央,有劲电压、电流、妨碍等信号的检测,SPWM波形成与输出,CAN接口杀青与操作器的通讯及各模块之间的同步操纵等。操纵电道及其中央软件是变流器各项成效目标的要紧保障。变流器操纵电道按成效能够分为如下模块:CPU模块、信号检测模块、SPWM输出模块和CAN通信模块。操纵电道框图如图7所示。变流器操纵体例是以高速、高机能、耐高温单片微机DSPIC30F6010A CPU为中央而组成的通盘字化电道,杀青高速、牢靠的体例操纵。

  变频器主电道席卷网侧变流器(NPR)和机侧变流器(MPR) [4],道理图如图6所示。NPR和MPR差异由6个功率开闭构成。正在逆变器直流母线V的高频无感电容举动Snubber招揽电容,以招揽高频尖峰电压,以维护IGBT器件。MPR正在操纵电道的驱动脉冲效率下,杀青机侧整流,输出直流1200V。NPR正在操纵电道的驱动脉冲效率下,杀青逆变与并网操纵。

  变频器操纵体例是以高速、高机能、耐高温单片微机DSPIC30F6010A CPU为中央而组成的通盘字化电道。该单片机运算速率速,运算成效强;接口资源足够,具有众道A/D采样,众道的I/O接口,集成CAN接口,操纵成效强;内置众道波形爆发器,很是适合于电机传动操纵,能够形成众种景象的SPWM或PWM波,行使很是容易;电磁兼容机能好,该单片微机具有较好的抗电磁扰乱机能计划。

  大功率是指功率等第正在数百千瓦以上,杀青大功率变换的有用途径是高电压或大电流。根本型变流器是通过降低IGBT等功率器件的耐压和容量来降低风电体例的功率等第。这种计划电道构造方便,容易杀青,但漏洞是对器件的手艺目标和创修程度依赖较大,功率降低的程度也是有限的,况且更要紧的是,因为各器件均劳动正在极限参数下,体例的巩固性和牢靠性也大打扣头。图1为采用根本型构造的变流器主电道。跟着功率器件的创修工艺和手艺程度的降低,其功率等第也继续降低。

  本体例单个变流器计划功率为500KW,直流母线VDC,主电道IGBT采用英飞凌(infineon)公司的高压模块FZ1500R33HL3,该模块因为采用了并联扩容手艺,模块的功率取得了极大的加强,VCES最高可达3300V,最大劳动电流可达1500A。

  各邦的风电手艺仍旧赢得了长足的成长,但仍有亟待完好的地方,特别是针对MW级大功率风电机组的变流器体例题目更是杰出。风电现场危急需求研制出一种巩固、牢靠的MW级大功率风电机组操纵计划。本体例是基于如许的现实行使后台和需求而举行立项斥地的,采用进步的CAN总线手艺和并联扩容手艺,很好的治理了大功率风电机组操纵题目,降低了体例的巩固性和牢靠性。

  图2是采用IGBT直接串联格式的高压变频器[2],由图能够看出:该体例由电网高压直接经高压断道器进入变频器,源委高压二极管全桥整流、直流平波电抗器和电容滤波,再经逆变器逆变,加上正弦波滤波器,方便易行地杀青高压变频输出,可提供高压电动机或接变压器耦合入电网。

  本文提出的基于变频器并联的大功率风力发电变流器体例,集微型筹划机操纵手艺、风电转换手艺、摩登光纤手艺于一体,杀青了变流器并联时电压和电流输出同步,较好地治理了MW级风电变流器并联操纵中的环流题目。体例具有构造干脆、扩容容易、牢靠性高的甜头。

  (1)通过合座单位安装的串并联拓扑构造以知足分别的电压等第(如3.3kV,4.16kV,6.6kV,10kV)的需求;(2)可使体例广博采用直流母线计划,以杀青众台高压变频器之间能量的互订交换;(3)这种构造没有古板构造中的各级功率器件上的稠密分压分流安装,撤消了体例中牢靠性低的成分,从而使体例构造很是方便牢靠,易于维持;(4)输出波形很是亲昵正弦波。

  变流器驱动电道采用2SD315AI-33为中央模块计划。2SD315AI-33模块是瑞士CONCEPT公司分娩的SCALE系列驱动器之一,是驱动和维护大功率IGBT的专用集成驱动模块,该模块采用脉冲变压器间隔格式,能同时驱动两个IGBT模块,电气间隔可抵达6000VAC。具有切实牢靠的驱动成效与灵敏可调的过流维护成效,同时可对电源电压举行欠压检测。驱动电道苛重将主控电道形成的12道SPWM信号间隔、调度,以驱动IGBT管子通断,杀青变流操纵。

  针对计划的变流器体例,举行了轻负载调尝尝验(2A)。尝试室模仿DC1200V输入,逆变器U相输出电压波形如图9所示。用钳形电流外监测逆变器输出电流差异为0.9A(变流器1)和0.85A(变流器2)。尝试结果标明,信号正在传输流程中没有遗失,一概性很是好,较好地杀青了变流器并联输出同步和负载均分,抵达了预期的效率。

  体例由一个操作器和两个并联的变流器构成。体例各个对象之间采用CAN总线格式举行通讯。操作器(人机接口)操纵各变流单位的启停和参数修削;变流器有劲机侧整流与网侧逆变。机侧整流道理,变流器遵照检测的电网电流、直流母线电压等天生驱动脉冲,驱动IGBT,杀青机侧整流,同时把各参数值发送至现场总线;网侧逆变道理,变流器采样三相输入电压,取得网侧电压矢量角,杀青逆变与并网操纵。

  本文剖释商酌了风电体例中常用的三种大功率变流器的拓扑构造,提出了一种基于变频器并联扩容手艺的大功率风力发电变流器体例,体例以DSPIC30F6010A单片微机为操纵中央,诈欺其内部集成的串行CAN接口,杀青模块之间的同步操纵。重心先容了体例的道理及杀青计划,北京赛车官网网址给出了枢纽电道道理和尝试波形。尝试结果标明,体例很好地治理了MW级大功率风力发电机组的操纵题目,有用的保障了体例的巩固运转。

  体例特色为:(1)采用高频开闭手艺及繁复的分娩手艺和高质料的电子元器件,构造周密、重量轻、成果高;(2)众个逆变单位并联,降低了电流等第,从而降低了逆变器的功率,且易于杀青众级冗余并联,降低合座运转的巩固性。并可给线性与非线)全部的监测与操纵单位通过CAN总线集成正在一块,杀青各模块的同步和谐与操纵。然而,众个逆变器单位并联运转,增进了操纵的难度,且还大概惹起环流题目。




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