3.1 Freqcon变流系统及其散热系统(主修).pptVIP

在Freqcon 1.5MW变流器中，快速熔断器被安装在各个模块的正负母线连接端，而不是安装在交流网侧或电机侧。这样做的优点在于无论是功率模块内故障，或者交流侧故障造成的短路，都可以得到有效的保护，同时各个模块间的故障被有效隔离，不会由于模块间故障的传播造成系统的大面积损坏。同时，这里采用交流熔断器应用于直流侧，避免的了采用直流熔断器造成的体积过大和成本上升。 * Freqcon 1.5MW变流器目前所使用的数字变流板，对并网电流的控制回路还存在电网电压的前馈控制 。增加前馈控制回路后新的平均电流模型与电网电压无关，从而消除了电网电压扰动对并网电流控制的干扰。 升压斩波电流控制：风电系统中，变流器发电机侧电路的主要功能是从发电机最大可能的拉取功率，注入直流母线。这里涉及的控制问题主要有两个：控制升压电流为给定直流量，以保证发电机运行的稳定性；设定电流参考，保证风力发电机工作在最大功率点附近（或按照设定功率曲线运行）；在我们的系统中，设定电流参考，保证系统工作按照设定功率曲线运行的功能由主控GH策略完成。主控根据GH策略计算得到的发电机功率设定，除以变流器整流电压，即得到电流设定，PLC并通过通讯将设定指令传递给变流器控制器。 变流器网侧电路的主要功能是稳定直流母线电压在设定工作点，同时向电网输送电能，还包括对电网故障的侦测以及电网故障状态下的运行策略。这里涉及的控制问题主要有：直流母线电压稳定在设定工作点，给定并网电流设定；控制并网电流为给定交流量，保证与电网电压的同步，以及电流波形的质量。Freqcon 1.5MW变流器目前所使用的模拟变流板，对并网电流的控制回路还存在电网电压的前馈控制 。增加前馈控制回路后新的平均电流模型与电网电压无关，从而消除了电网电压扰动对并网电流控制的干扰。 无功分量的控制：通常情况下，变流器并网无功设定为零，但是在某些情况下（例如，低电压穿越）系统要求提供一定的并网无功电流，这就需要给定一个无功电流的设定参考。对于Freqcon 1.5MW变流器，上述无功电流的参考设定是由主控PLC给定的。 如原理框图所示，该变流控制板分别由以下几部分电路组成：直流电压信号处理电路，交流电压、交流电流信号处理电路，三角波产生电路，数字输入、输出隔离电路，故障信号处理及显示电路，锁相环电路，有功及无功功率计算电路，斩波器控制及脉冲发生电路，制动单元控制及脉冲发生电路，逆变器控制及脉冲发生电路，电流反馈信号处理电路，以及温度信号处理电路等。其中直流电压信号处理电路是将整流器输出电压、逆变器直流侧正极和负极电压经过分压、滤波、调理后输出，作为后级电路的输入信号；交流电压和交流电流信号处理电路分别用于计算电网侧电压、电流的有效值，并进行过压过流保护；三角波产生电路的作用一方面是产生相位互差周期的三角波，用于三重升压斩波器的PWM控制，另一方面产生相位相差1/2周期的三角波，用于两重逆变器的PWM控制；锁相环电路是将电网电压锁相后作为逆变输出电流的相位参考信号；有功及无功功率计算电路是利用三相交流电压、电流的瞬时值计算变流器输出到电网的有功功率和无功功率；斩波器控制及脉冲发生电路、制动单元控制及脉冲发生电路、逆变器控制及脉冲发生电路，分别通过调节器及PWM调制实现斩波器、制动单元和逆变器的闭环控制，产生相应的触发控制脉冲。 金风科技MW机风机中变流器IGBT上热流密度最高可达30w/cm2。另一方面，电子器件工作的可靠性对温度却十分敏感，器件温度在70-80水平上每增加1，可靠性就会下降5%。 风道的空气流动动力元件－风扇通过ABB的ACS510来驱动，根据风机运行的功率段的不同，来实施对风扇转数的控制，调节风量。 变流器风冷系统分为三个部分： 1、IGBT和电抗器散热部分，该部分是将IGBT风道和电抗器风道串联，并且使用了串联风机，来保证IGBT散热片上的风速到达散热要求.。 2、直流母排电容散热部分。该部分风道中每个电容模块并联散热，冷空气经过风机进入后分别进入每个电容模块，对电容进行散热，热空气从柜底排出。 3、IBGT、电抗器风道和电容风道出口的热空气排到塔底平台后通过塔筒风扇排到塔外。 但是风冷是存在缺点的：1、噪音比较大；2、随着外部环境温度的升高，其散热效率会降低。 二、Freqcon变流系统的部件 IGBT模块内部结构 IGBT内部控制控制驱动原理1 二、Freqcon变流系统的部件 IGBT内部控制控制驱动原理2 二、Freqcon变流系统的部件 2.5 Freqcon变流系统的控制器 变流控制板使用模拟电路搭建而成，主要功能是实现变流器的控制与监测。 控制方面： 预充电控制、斩波升压IGBT PWM控制、斩波制动IGBT PWM控制、网侧逆变IGBT PWM控制；