金风70／1500kW机组FREQCON变流系统常见故障原因分析及处理.pdfVIP

／1500kW机组FREQCON变流系统常见故障原因分析及处

理

本文主要针对金风70/1500kW机组FREQCON变流系统常见故障，通过对

FREQCON变流系统组成、作用及工作原理介绍，结合现场故障实例对FREQCON

变流系统常见故障原因进行分析，并提出具体的解决方法及预防措施。

标签：变流系统;IGBT;故障

1、FREQCON变流系统简介

1.1FREQCON变流系统由直驱永磁同步发电机、发电机侧断路器、无功补

偿电容组、二极管整流电路、Boost斩波升压电路、直流母排、直流母排电容、

放电电阻、制动电路、逆变器电路、LCL滤波电路、变压器及电网组成。

1.2FREQCON变流系统的主要作用是把风力发电机发出的不稳定低频交流

电，经过电机侧整流单元整流，变换成直流电，再由三重斩波升压单元斩波升压

后送到直流母排上，最后通过逆变单元把直流电逆变成和电网电压、频率和相位

相匹配的交流电送入电网。

1.3FREQCON变流系统主电路拓扑结构图

1.3变流器启动流程

2、FREQCON变流系统常见故障分析处理

2.1变流系统常见故障

1）直流电压低--变流器故障;

2）直流电压高--变流器故障;

3）塔底运行风扇故障;

4）塔底运行风扇反馈丢失故障;

5）变流器未准备、反馈丢失故障;

6）变流器直流电流（斩波升压IGBT）故障;

7）变流器网侧逆变IGBT故障;

8IGBT故障;

9）制动单元IGBT过流故障等。

2.2现场变流故障统计

1）因变流控制器自身故障导致IGBT及其快速熔断器损坏;

2）主控柜因散热不良，柜内温度过高，或控制线缆连接线路干扰，使变流

器运行不稳定，导致机组报故障;

3）网侧电压低持续时间过长，导致机组母排电压高持续时间长，或引起机

组低电压穿越，致使制动电阻和IGBT损坏。

2.3变流器故障一般处理流程

第一、查看变流控制器信号指示灯，查找是哪个单元报故障，确认故障单元

后，并打开IGBT柜检查是否有明显损害灼伤痕迹，是否有短路烧焦味道，以确

认变流控制器是否正常;

第二、检查IGBT快速熔断器是否完好，熔断后指示钮弹出;

第三、IGBT测量方法：注意：所有操作必须在主断路器断开，正、负直流

母排放电完毕后才可进行！

打开IGBT柜门，用直流电压档测量直流母线电压，确认电压低于24V。然

后将万用表设为二极管档位，按照下表测量功率模块，并记录数据。

第四、对IGBT进行测试，如无异常可开机。

2.4故障实例

2.4.1故障描述：

2013年10月26日18点30分现场G2-2风力机组报-OK丢失”故障，

18点34分机组G1-11报同一故障，进入风机均能闻到烧焦的味道，打开IGBT

柜未见明显特征，在塔底发现制动电阻外壳烧黑其连接电缆头烧焦，其中G1-1

风机制动电阻外壳烧黑现象较为严重。

2.4.2原因分析及处理：

1）用万用表测量直流母线电压确认安全后，对所有IGBT进行测量，均无

异常。

2

3）根据前面的介绍，制动单元的作用是当变流器检测到直流母排电压过高

（大于1200VDC）时，制动单元工作，通过制动电阻释放直流母排上多余的能

量，维持母排电压。经前两步检查测量，初步判断此次故障原因是由于制动电阻

过度消耗直流母排上多余能量引发过热所致。

4）为了找到直流母排产生多余能量的原因，联系到风机故障时刻前十分钟

左右，現场风速由原来7.5m/s升至10.5m/s，风速增大的同时，机组发电机转速

升高，电网中产生的感性无功增加，因此需要给电网补充容性无功来平衡由于变

压器、发电机等电气设备产生的感性无功。而如果未能及时或足够的投入SVG、

电容组等容性补偿设备，电网只能通过短时降低有功功率来提升容性无功功率。

事实上，根据金风1500kW风力机标准功率曲线，风速由7.5m/s升至10