直驱风机变流器

全功率变流器（金风直驱1500全功率变流器）

金风1500风力发电机组拥有SWICTH、VERTECO、FREQCON三种变流器，其

中VERTECO变流器在金风1500装机中占有比重最大。FREQCON变流器在2008年国产化项目组在原有设计（德国Vensys公司）的基础上，进行了重新设计、选型改造等技术工作。

SWITCH变流器主电路原理图

VERTECO变流器主电路原理图

以上是SWITCH变流器和VERTECO变流器原理图，可以看出两种变流器原理和控制方式（SVPWM空间矢量控制）基本相同，整个电路可分为两个部分：整流和逆变。通过整流将发电机发出的不稳定的交流电（电机转速0～17.3rpm，电机电压0～690Vac,电压频率0～12.7Hz）变换成相对稳定的直流电；再通过逆变单元，把直流电逆变成与电网电压、频率、相位相匹配的交流电送入电网。 U1为网侧逆变功率模块，2U1和3U1为发电机侧整流功率模块，4U1为DC CHOPPER制动功率模块，3H1是预充电整流模块，电抗器2L1、电容器2C1（如果在处理故障中将机侧电容器断开，由于转速不稳定，定子发电波纹就不稳定，会产生很多电压尖峰，会烧毁功率单元，

1.5MW永磁直驱风电机组并网变流器的研制*

1122

姚为正，宋运昌，刘刚，赵瑞杰

（1．上海理工大学计算机与电气工程学院，上海，200093 2．许继集团，许昌，461000）

摘要：介绍了永磁直驱风电机组并网变流器系统结构和工作原理，并对并网变流器发电侧和电网侧的控制策略和控制电路进行了研究，在此基础上，研制了一台1.5MW/690V永磁直驱风电机组并网变流器样机，进行了相应的实验研究。实验结果表明，本文采用的控制策略和控制电路正确有效，并网变流器能实现能量的双向传递，具有优良的并网特性。 关键词： 风电机组；变流器 ；矢量控制；并网

Development of Grid-converter for 1.5MW Permanent Magnet Direct Drive Wind Turbine

1122

YAO Wei-zheng ， SONG Yunchang ，LIU Gang ，ZHAO Rui-jie

(1.School of Computer and Electrical Engineering，University of Shanghai for Since and Technology，

Shanghai 200

基于载波移相并联的直驱风力发电并网变流器控制策略

第29卷 第21期 中 国 电 机 工 程 学 报 Vol.29 No.21 Jul. 25, 2009 8 2009年7月25日 Proceedings of the CSEE ©2009 Chin.Soc.for Elec.Eng. (2009) 21-0008-06 中图分类号：TM 315；TM 464 文献标志码：A 学科分类号：470 40 文章编号：0258-8013

基于载波移相并联的直驱风力发电

并网变流器控制策略

杨恩星，仇志凌，陈国柱，吕征宇

(浙江大学电气学院，浙江省 杭州市 310027)

Control Strategy for Direct-drive Wind Generation Grid Side Converter

Based on Carrier Phase Shifting Parallel

YANG En-xing, QIU Zhi-ling, CHEN Guo-zhu, LÜ Zheng-yu

(C

直驱式永磁风力发电控制系统设计

泮斌斌

(浙江海洋学院 机电 学院，浙江 舟山 316000)

摘要

风力发电作为绿色能源在全世界迅速发展，这是解决世界能源危机的重要途径，在这个背景下本文对直驱式永磁风力发电控制系统进行了应用设计。

本文以风力发电的工作原理等基础理论为基本理论，得到一种控制风能的利用效率的变桨控制的基本控制策略；通过比较当前流行的几个风力发电机组的结构和不同控制方案之间的不同特点；分析了直驱式永磁风力发电的性能和特点，最终得出本机组需要采用以“同步高速、无刷励磁旋转、全功率的逆变’’为核心的技术路线。

本论文最后完成了风力发电机控制系统的设计，以控制系统所要实现的功能为基础，根据控制系统的要求，分析了系统输出和输入的信号，简单阐述了组成控制系统的硬件系统的可编程处理器和最主要的控制信号变送器，确定了传感器的类型以及各硬件的配置；以这些为基础讨论了一些控制系统的控制策略，研究设计了主程序的流程图，变桨距控制图，并详细的研究了变桨距的控制过程，得出了控制原理和结构组成。 关键词：风力发电机；控制系统；变桨控制

I

ABSTRACT

Wind power as the rapid development of green

实验一 永磁同步风力发电系统接线实验

一、 实验目的

1. 掌握永磁同步风力发电系统的基本结构及组成； 2. 掌握永磁同步风力发电实验系统各部分间的接线。 二、 实验原理

1. 永磁同步风力发电系统的结构及组成

永磁步风力发电系统主要由模拟风力发电机、双向变流器、电网以及电量监视仪表等部分组成。系统组成及控制原理框图如图1-1所示。

机侧变流器网侧变流器UdDDPMSG模拟风力发电系统机侧控制板光电隔离机侧电流电压测量直流母线电压测量网侧电流电压测量网侧控制板网侧滤波电感电网

图1-1永磁同步风力发电系统原理框图

2.模拟风力发电机

模拟风力发电机即永磁直驱风力发电机组，包括风力机及永磁同步发电机、和增量编码器等组成，其中风力机由三相异步变频调速电动机组成，其由单独地变频控制转动，来模拟风力机转动，如图1-2所示。另外，图1-3中的永磁直驱风力发电模拟系统控制柜里面包含三相变频器，是控制三相异步变频调速电机转动，模拟风机带动永磁同步电机转动发电，风力机的定子接线端接到该控制柜。图1-4中的直驱永磁风力发电机组变频柜里面包含机侧变流器和网侧变流器，是对永磁同步发电机发出的电进行PWM整流和逆变，增量编码器的A、A、B、B、Z、Z信号输出端，以

试比较永磁同步直驱式和双馈感应式风电机组的结构、造价、适用场合和工作特性以及工作原理的不同。

结构

直接驱动式永磁风力发电系统结构如下图，风轮机直接祸合永磁风力发电机，发电机输出由可控硅整流后，再经逆变器将能量发送给电网或蓄电池。双馈结构：叶轮—主轴—齿轮箱—连轴器—发电机（变流器—滑环—转子）—电网

工作原理及工作特性

直驱系统主要由风力机(这里概括为：叶片、轮毂、导航罩)、变桨机构、机舱、塔筒、偏航机构、永磁同步发电机、风速仪、风向标、变流器、风机总控系统等组成。就空间位置而言，交流器和风机总控系统一般放在塔筒底部，其余主要部件均位于塔顶。系统中能量传递和转换路径为：风力机把捕获的流动空气的动能转换为机械能，直驱系统中的永磁同步发电机把风力机传递的机械能转换为频率和电压随风速变化而变化的不控电能，变流器把不控的电能转换为频率和电压与电网同步的可控电能并馈入电网，从而最终实现直驱系统的发电并网控制。直接驱动型采用多极异步电机与叶轮直接连接进行驱动的方式，从而免去了齿轮箱这一传统部件。Mw级的风力发电机一般需采用3级齿轮增速，将风力机的转速由每分钟数十转增至上千转，齿轮传动不仅降低了风电转换效率和产生噪声，而且由于机械磨损需要润滑清洗等定期维

煤矿机械 年第 期

##############################################################

计算"文章编号：（ ） !设计

煤矿压风机变频调速系统的设计

姚福强 ，高正中 ，孙惠民 ，高正商

（ 山东科技大学信息与电气工程学院，山东济南 ； 新汶矿业集团，山东新泰 ）

摘要：针对多数煤矿压风机能力过剩，存在“大马拉小车”现象，为了实现压风机的节能运行和

恒压供风，介绍一种 控制的煤矿压风机变频调速系统。论述了系统的结构、工作原理、软硬件配置及其在实际运行中的节能效果。

关键词：压风机； ；变频调速中图号：

前言

压风机是煤矿的主要动力设备之一，是风钻、喷浆机、井上下操车设备、锻钎机等风动设备的动力源，其耗电量约占全矿总耗电量的 。随着矿井的延伸，需要提高风压，压风机的耗电量还将进一步增大，采取措施降低压风机的耗电量，将会产生巨大的经济效益。

龙口矿业集团某煤矿压风机房有 台 — 型 型双缸二段复动式水冷压风机，压风量 ，

额定压力为 ，轴功率 ，配套电机为

牵引变流器变流器工作原理

1，概述

交流异步电动机的同步转速与电源频率的关系:

⑴

变频调速就是利用电动机的同步转速随电机电源频率变化的特性，通过改变电动机的供电频率进行调速的方法。利用半导体功率开关器件如IGBT等变频装置构成变频电源对异步电动机进行调速。

同步转速随电源频率线性地变化，改变频率时的机械特性是一组平行的曲线，类似于直流电机电枢调压调速特性。因此，从性能上来讲，变频调速是交流电机最理想的调速方法。

异步电机电压U1与磁通Φ的关系：

⑵

有⑵式知，若

不变，

与

成反比，如果

下降，则

增加，使磁路过饱

和，励磁电流迅速上升，导致铁损增加，电机发热及效率下降，功率因数降低。如果调节

上升，则

减小，电磁转矩也就跟着减小，电机负载能力下降。由此可见，在

，即给电机提供变压变频电源，才可以获得较

的同时，还要协调地控制

好的调速性能。

由变压变频装置给笼型异步电机供电所组成的调速系统叫做变压变频调速系统，它可以分为转速开环恒压频比控制、转速闭环转差频率控制系统，可以满足一般要求的交流调速系统。若调速系统对

一次风机变频改造及节能分析

摘要：介绍了某电厂一次风机的变频改造方案，给出了一套可靠的控制策略。比较了一次风机变频控制和工频控制的节能效果，阐述了变频控制技术在电厂节能降耗的效果，对降低厂用电率，提高机组运行效率有很大的意义。 关键词：一次风机;变频改造;控制策略;节能

Abstract: A certain power plant is introduced of the primary air fan frequency converter design, and design a reliable control strategy for the primary air fan.The energy-saving effect of adopting transducer fore-and-aft is compared, which has practical meaning on reducing power plant curl consumption and increasing unit running efficiency.

Key words: induced draft fan; frequency co

牵引变流器变流器工作原理

1，概述

交流异步电动机的同步转速与电源频率的关系:

⑴

变频调速就是利用电动机的同步转速随电机电源频率变化的特性，通过改变电动机的供电频率进行调速的方法。利用半导体功率开关器件如IGBT等变频装置构成变频电源对异步电动机进行调速。

同步转速随电源频率线性地变化，改变频率时的机械特性是一组平行的曲线，类似于直流电机电枢调压调速特性。因此，从性能上来讲，变频调速是交流电机最理想的调速方法。

异步电机电压U1与磁通Φ的关系：

⑵

有⑵式知，若

不变，

与

成反比，如果

下降，则

增加，使磁路过饱

和，励磁电流迅速上升，导致铁损增加，电机发热及效率下降，功率因数降低。如果调节

上升，则

减小，电磁转矩也就跟着减小，电机负载能力下降。由此可见，在

，即给电机提供变压变频电源，才可以获得较

的同时，还要协调地控制

好的调速性能。

由变压变频装置给笼型异步电机供电所组成的调速系统叫做变压变频调速系统，它可以分为转速开环恒压频比控制、转速闭环转差频率控制系统，可以满足一般要求的交流调速系统。若调速系统对