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风电变流器的结构组成 风电变流器工作原理是什么

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摘要:风电变流器是风力系统中的核心部件之一,可以优化风力发电系统的运行,它主要由主电路系统、配电系统以及控制系统构成,主要包括定子并网开关、整流模块、逆变模块、输入/输出滤波器等部件,工作时,通过对幅值和频率变化的交流进行PWM整流,从而实现变流器对永磁同步发电机的控制。下面一起来了解一下风电变流器的结构组成以及风电变流器工作原理是什么吧。

一、什么是风电变流器

风电变流器,是双馈风力发电机中,加在转子侧的励磁装置,其主要功能是在转子转速n变化时,通过变流器控制励磁的幅值、相位、频率等,使定子侧能向电网输入恒频电。

二、风电变流器的结构组成

风电变流器可以优化风力发电系统的运行,实现宽风速范围内的变速恒频发电,改善风机效率和传输链的工作状况,减少发电机损耗,提高运行效率,提升风能利用率,在风电领域应用广泛,那么风电变流器的结构由哪些部分组成呢?

风电变流器由主电路系统、配电系统以及控制系统构成,其零部件主要有定子并网开关、整流模块、逆变模块、输入/输出滤波器、IGBT、PLC、JCE1000-AXS电流传感器、风机、有源Crowbar电路、控制器、监控界面等。

1、变流器主电路系统包括转子侧逆变器、直流母线单元、电网侧整流器。

2、配电系统由并网接触器、主断路器、继电器、变压器等组成,自身集成有并网控制系统。

3、控制系统由高速数字信号处理器(DSP)、人机操作界面和可编程逻辑控制器(PLC)共同构成。

三、风电变流器工作原理是什么

风电变流器采用三相电压型交-直-交双向变流器技术,通过对双馈异步风力发电机的转子进行励磁,使得双馈发电机的定子侧输出电压的幅值、频率和相位与电网相同,并且可根据需要进行有功和无功的独立解耦控制,具体的工作原理是:

在直驱型风力发电系统中,全功率变流器是永磁同步发电机与电网之间的桥梁。永磁同步发电机发出的交流电是随着风的变化而变化的,不能直接接入电网。变流器的机侧对幅值和频率变化的交流进行PWM整流,整流后的直流经变流器的网侧进行PWM逆变,将直流逆变成幅值和频率稳定的交流,经滤波器、升压变压器并入电网。

风电变流器的机侧接入永磁发电机的两个绕组,根据主控系统转矩指令,机侧1#绕组控制系统控制1#桥单元,机侧2#绕组控制系统控制2#桥单元,进行PWM整流,从而实现变流器对永磁同步发电机的控制。变流器的网侧输出接到升压变压器并网,根据直流电压和主控下设无功功率,网侧控制系统采用矢量控制技术控制三个相单元,将有功和设定的无功经滤波器送入电网。如果单独运行网侧逆变单元,可以作为静态无功发生器(SVG)使用,对电网进行无功补偿。控制系统采用三个DSP分别对变流器的电机侧1#绕组、电机侧2#绕组和电网侧进行控制,在三个DSP之间采用高速串行总线进行通讯以协调机侧和网侧之间的工作。

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