1.1概述
1.2变频器结构
1.3变频器工作原理
1.4变频器基本参数
1.5变频器软件Drive windows PC使用说明
1.6变频器程序功能
1.7控制方框图
1.8信号与参数功能
1.9故障追踪
1.1概述
变频器作为一个工业产品的名称被应用在风电行业，也称变流器（converter）。在风电行业，变频器有其特殊的结构，主要区别在于，A、风电行业的变频器带有并网柜；B、风电行业的变频器带有crowbar（电网故障时，用于保护变频器）。另外风电变流器应满足恶劣、高海拔、振动、高温、低温等环境的要求，环境的要求详见第四部发电系统技术条件。我公司2.0MW风电机组采用双馈发电方式，因此对于全功率变频器的原理及实现方式不予介绍。本部分变频器的目标对象是ABB生产的ACS800-67－1160/480，该变频器作为一款广泛应用的风电变频器，其结构、原理、功能等方面与各主流的变频器基本一致。
图1.3.1变频器基本结构
1.3.2并网原理
1.3.2.1并网过程分为两个部分：同步和并网。
并网的基本条件是：定子电压和电网电压同幅、同相位、同频、同相序。变频器通过检测发电机转子的位置，及电网磁场电角度，给定发电机转子励磁，使得发电机定子电压满足并网条件。
1.3.2.2同步主要目的是：在闭合定子和电网之间的主断路器前，迫使定子电压与电网电压同步。这会降低断路器闭合时的瞬态电流转矩冲击。为了正确地完成这个动作，电网、定子、转子和编码器的相序必须正确。其次目的是：确定由编码器测出的转子的实际位置，以便转子磁通能正确的转换到定子侧，反之亦然。
图1.3.2-2转子相序错误
1.3.2.3并网
对双馈发电方式将风力发电机连接到电网上的步骤如下：
如果转子速度处于预定的正常运行范围(例如从同步速度的70%到130%)，则系统可以运行。
开关S1闭合启动网侧变流器，为转子侧变流器建立直流环节。开关S2仍然变频器技术说明书变频器参数及功能详解
变频器作为变速恒频风电机组的重要功能部件，是发电控制的关键部件；作为机组的重要制动环节，也是关系到机组安全的关键部件。了解变频器的功能及实现原理对于理解机组运行原理、使用及维护机组有着重要的作用；同时变频器作为机组的“警报”单元，也是故障出现比较多的部件，机组的很多问题会通过变频器表现出来，甚至机械方面的原因。深入了解变频器对解决机组正常运行是一项重要的环节。本技术说明书未包含变频器调试规范，请参见《HZ2.0MW风力发电机组车间调试手册》
网侧额定容量：480kVA；
转子侧额定容量：960kVA；
网侧额定电压：690V±10％；
网侧额定频率：50Hz±2.5％；
网侧额定电流：400A；
转子侧额定电流：800A
冷却方式：空冷4240m3/h
在接收到停机命令后，传动程序设置转子侧变流器的转矩给定为零，功率因数命令为1 (在这些条件下，定子电流为零)。
当传动检测到零电压和零电流通过开关S2，则断开关S2。
转子侧变流器停止运行，接着网侧变流器停止运行。
1.4变频器基本参数
变频器的额定值应符合EN61800-2的规定；
风力发电机组额定功率：2068kW；
定子相序
在正常运行期间，电网磁通和定子磁通以电网频率顺时针旋转。如果转子的磁通速度和滑差之和不是按照定子磁通的频率旋转，则定子相序是不正确的。注意：转子磁通的旋转速度不受转子相序的约束。
定子相序错误的典型图形：
图1.3.2-1定子相序错误
转子相序
当转子相序正确时，两个磁通矢量之间的标量积大约是+1。当转子相序不正确时，两个磁通矢量之间的标量积大约是-1。
1.2双馈变频器的结构
双馈变频器主要分两部分：并网柜和基本柜。HZ2.0MW风力发电机组的变频器安装在机舱内。基本柜分为：网侧变频器、转子侧变频器、直流环节、控制柜。基本柜及并网柜的硬件部分详见《变频器技术说明书硬件部分》。
1.3变频器的工作原理
1.3.1基本柜工作原理
基本柜包含网侧变频器（ISU）、转子侧变频器（INU）、直流环节（DClink）、控制柜（CCU）。基本柜的主要作用是完成发电机转子与电网功率交换。基本柜连接到发电机转子和电网之间。根据最大功率曲线，发电机转子转速与风速成比例变化。为了保证转子转速最优，风轮叶片的角度通过变桨系统进行调整。但是，角度的调整是一个非常缓慢的过程。为了补偿转子转速快速的变化，变频器快速增加或降低转子磁场旋转速度，保证了发电机运行在最佳转速下。当风速降低时，变频器从电源获得能量并增加转子磁场转速，以保证定子有能力向电网提供能量。同样，在风速增加时转子磁场的转速会降低。超过同步转速以上时变频器改变加在转子上磁场的方向，转子产生的能量可以送至电网。
DTC转矩控制器依赖于由编码器测出的实际位置值，因为它必须从同步侧到转子侧旋转定子磁通。为了确定这个位置，必须使用编码器校准。因为编码器在每次启动期间自动校准，所以就没有必要调整编码器的机械位置。
电压同步是同步模式的主要目的。没有编码器的校准，电压同步不可能完成。
在启动时进行相序检查在编码器校准和电压同步期间，程序确保电网、编码器、定子和转子相序是正确的。电网的U-相经由主断路器，连接到定子的U-相上(同样的V-相和W-相)。
调试相位要求
接下来的在启动期间按照如下步骤自动执行：
电网相序
电网磁通是一个测量值。磁通的角度被计算出来，并经过滤波。其结果是电网磁通的角速度可以被接收到。如果速度是负数，则电网相序是不正确的。
编码器相序
发电机的实际速度是从编码器的速度反馈接收到的。如果方向是负值，则编码器的相序是错误的。注意：这种检测仅在运行命令发出后才被执行。
转子侧变流器切换到同步模式。转子侧变流器励磁转子绕组，以便感应出的定子电压与电网电压同步(与电网电压频率和幅值相同)。
开关S2闭合，且控制器切换到转矩控制模式。现在准备接收主控的转矩和功率因数命令。产生到电网的功率(定子+转子)与转矩给定和机械速度有关。
正常的停止步骤如下：
系统恢复到转矩控制模式，并且转子速度处于预定的正常运行范围内(例如从同步速度的70%到130%)。