风电变流器技术介绍

风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视，我国风能资源丰富，近几年来国家政策也大力扶持风电产业。我公司自06年成功研制第一台风电变流器以来，不断寻求技术革新严把质量关，目前已实现规模化的生产。
　　本文将针对市场上主流的双馈型风电变流器进行简介。
　　QHVERT-DFIG型风电变流器系统功能
　　变流器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。
　　变流器控制双馈异步风力发电机实现软并网，减小并网冲击电流对电机和电网造成的不利影响。
　　变流器提供多种通信接口，如Profibus,CANopen等（可根据用户要求扩展），用户可通过这些接口方便的实现变流器与系统控制器及风场远程监控系统的集成控制。
　　变流器配电系统提供雷击、过流、过压、过温等保护功能。
　　变流器提供实时监控功能，用户可以实时监控风机变流器运行状态。
　　变流器可根据海拔进行特殊设计，可以按客户定制实现低温、高温、防尘、防盐雾等运行要求。
　　QHVERT-DFIG型风电变流器基本原理
　　变流器采用三相电压型交-直-交双向变流器技术，核心控制采用具有快速浮点运算能力的“双DSP的全数字化控制器”；在发电机的转子侧变流器实现定子磁场定向矢量控制策略，电网侧变流器实现电网电压定向矢量控制策略；系统具有输入输出功率因数可调、自动软并网和最大功率点跟踪控制功能。功率模块采用高开关频率的IGBT功率器件，保证良好的输出波形。这种整流逆变装置具有结构简单、谐波含量少等优点，可以明显地改善双馈异步发电机的运行状态和输出电能质量。这种电压型交-直-交变流器的双馈异步发电机励磁控制系统，实现了基于风机最大功率点跟踪的发电机有功和无功的解耦控制，是目前双馈异步风力发电机组的一个代表方向。
　　变流器工作原理框图如下所示：

　　QHVERT-DFIG型风电变流器系统构成
　　变流器由主电路系统、配电系统以及控制系统构成。包括定子并网开关、整流模块、逆变模块、输入/输出滤波器、有源Crowbar电路、控制器、监控界面等部件。
　　变流器主回路系统包含如下几个基本单元：
　　转子侧逆变器、直流母线单元、电网侧整流器。
　　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，用户无须再配置并网柜，提高了系统集成度，节约了机舱空间，柜中还可提供现场调试的220V电源。
　　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。整个控制系统配备不间断电源（UPS），便于电压跌落时系统具有不间断运行能力。
　　上述各功能分配到控制柜、功率柜、并网柜中：
　　控制柜：控制柜主要对采集回的各种模拟数字信号进行分析,发出控制指令,控制变流器的运行状态
　　控制柜主要由主控箱、PLC、滤波器、电源模块等组成。
　　功率柜：主要负责转子滑差能量的传递。
　　功率柜主要由功率模块、有源Crowbar等构成。
　　并网柜：主要用于变流器与发电机系统和电网连接控制、一些控制信号的采集以及二次回路的配置。
　　并网柜主要由断路器、接触器、信号采集元件、UPS、加热器、信号接口部分等构成。
　　QHVERT-DFIG型风电变流器技术特征
　　QHVERT-DFIG型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。
　　QHVERT-DFIG型风电变流器具有以下一些特点：
　　sup2;优异的控制性能
　　sup2;完备的保护功能
　　sup2;良好的电网适应能力
　　sup2;具备高可靠性，适应高低温、高海拔等恶劣地区运行
　　sup2;模块化设计，组合式结构，安装维护便捷
　　sup2;丰富的备品备件；专业、快速的技术服务
　　QHVERT-DFIG型风电变流器最新动态
　　2009年3月至今，在河北建设投资公司和东方汽轮机有限公司的支持下，北京清能华福风电技术有限公司自主研发生产的1.5MW风电变流器在河北海兴风电场成功并网发电，通过240小时验收，目前已无故障连续运行8000多小时。成功经历了夏季高温、冬季降雪后的低温、海边盐雾等运行环境的考验，事实证明了：清能华福变流器可以达到满功率发电和连续运行的要求，系统品质达到了风场应用的要求。
　　2009年12月28日经过2天的现场调试，北京清能华福风电技术有限公司自主研发的1.5MW风电变流器在国电联合动力技术有限公司及其现场调试所相关技术人员的支持下，已于哲里根图风场全部并网成功满发，截止目前运行状态稳定。
　　目前在赤峰、大安等风场正陆续进行变流器吊装施工。