變頻器基礎(chǔ)知識培訓(xùn)2013.05.05REN雙饋變頻器第一頁，共36頁。一、變頻器系統(tǒng)概述

二、變頻器工作原理簡介

三、變頻器結(jié)構(gòu)及各模塊介紹

四、變頻器的調(diào)試

五、變頻器常見故障及處理

六、變頻器相關(guān)安全注意事項第二頁，共36頁。一、變頻器系統(tǒng)概述1、雙饋變頻器適用于雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。發(fā)電機(jī)定子通過斷路器直接連接到電網(wǎng)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)通過變頻器連接到電網(wǎng)。變頻器由網(wǎng)側(cè)變流器、直流母線及轉(zhuǎn)子側(cè)變流器等部分組成；2、變頻器作為發(fā)電機(jī)的控制系統(tǒng)，是風(fēng)電機(jī)組的核心電氣控制部件之一，直接影響風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)的性能、效率和電能質(zhì)量；變頻器實現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定可靠的并網(wǎng)發(fā)電運行，并能有效的提高整個發(fā)電系統(tǒng)的風(fēng)能利用率。第三頁，共36頁。二、變頻器工作原理1、變頻器的工作原理1.1、雙饋變頻器是在雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子中施加轉(zhuǎn)差頻率的電壓進(jìn)行勵磁，調(diào)節(jié)勵磁電壓的幅值、頻率和相位，實現(xiàn)定子恒頻恒壓輸出。1.2、根據(jù)發(fā)電機(jī)不同轉(zhuǎn)速下能量流向的變化，網(wǎng)側(cè)逆變器和轉(zhuǎn)子側(cè)逆變器均可以實現(xiàn)整流逆變的可逆運行，實現(xiàn)了能量的雙向流動。當(dāng)發(fā)電機(jī)處于亞同步運行時，網(wǎng)側(cè)逆變器運行在整流狀態(tài)，轉(zhuǎn)子側(cè)逆變器運行在逆變狀態(tài)，能量從電網(wǎng)流向發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子；當(dāng)電機(jī)處于超同步狀態(tài)時，網(wǎng)側(cè)逆變器運行在逆變狀態(tài)，轉(zhuǎn)子側(cè)逆變器運行在整流狀態(tài)，能量從發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子流向電網(wǎng)；當(dāng)電機(jī)以同步速運行時，變頻器不向轉(zhuǎn)子繞組提供有功功率，只是向轉(zhuǎn)子饋入直流勵磁電流。同步轉(zhuǎn)速是一個臨界狀態(tài)，雙饋變頻器無法在此狀態(tài)長期穩(wěn)定運行，所以額定轉(zhuǎn)速一般在同步速以上。第四頁，共36頁。2、雙饋變頻器主電路單線圖第五頁，共36頁。三、變頻器結(jié)構(gòu)及各模塊介紹REN雙饋變頻器分以下四部分：1、并網(wǎng)柜2、功率柜3、控制柜4、電抗器柜第六頁，共36頁。1、并網(wǎng)柜1.1、網(wǎng)側(cè)開關(guān)1.2、充電開關(guān)1.3、鋁殼電阻1.4、刀熔開關(guān)1.5、并網(wǎng)開關(guān)（主斷路器）1.6、定子接觸器1.7、電壓傳感器（包括電網(wǎng)側(cè)和定子側(cè)）1.8、防雷器第七頁，共36頁。1.1、網(wǎng)側(cè)開關(guān)網(wǎng)側(cè)逆變器上電命令執(zhí)行開關(guān)，此開關(guān)閉合，網(wǎng)側(cè)逆變器接通690V三相交流電源。第八頁，共36頁。1.2、充電開關(guān)充電命令執(zhí)行開關(guān)，此開關(guān)閉合，則對直流母線上的電解電容進(jìn)行預(yù)充電。第九頁，共36頁。1.3、鋁殼電阻預(yù)充電限流電阻充電開關(guān)（接觸器KM2）、熔芯和鋁殼電阻構(gòu)成了預(yù)充電電路第十頁，共36頁。1.4、刀熔開關(guān)

690V電源手動開關(guān)和保護(hù)熔芯。刀熔開關(guān)橫置時，斷開電源；刀熔開關(guān)豎置時，接通電源。第十一頁，共36頁。1.5、并網(wǎng)開關(guān)（主斷路器）并網(wǎng)發(fā)電命令執(zhí)行開關(guān)，當(dāng)定子電壓幅值、頻率和相位與電網(wǎng)電壓幅值、頻率和相位相同時，并網(wǎng)發(fā)電命令發(fā)出后，并網(wǎng)開關(guān)即會閉合。當(dāng)有故障發(fā)生和停機(jī)命令時，并網(wǎng)開關(guān)斷開。第十二頁，共36頁。1.6、定子接觸器

主要為減少主斷路器的分合閘次數(shù)，延長主斷路器的使用壽命第十三頁，共36頁。1.6、電壓傳感器（包括電網(wǎng)側(cè)和定子側(cè)）電壓傳感器：

檢測電網(wǎng)線電壓和定子線電壓，并將電壓信號輸入至4U控制器的信號調(diào)理板中進(jìn)行運算。熔斷器：

用于保護(hù)電壓傳感器和便于人工對電壓傳感器進(jìn)行檢修。第十四頁，共36頁。1.6、防雷器

避雷器支路位于變頻器并網(wǎng)柜電網(wǎng)側(cè)上部，由熔斷器和避雷器組成，避雷器分三相，每相具有兩級防雷。主要作用為防止雷擊及電網(wǎng)嚴(yán)重過壓等對變頻器造成傷害。第十五頁，共36頁。2、功率柜

功率柜中主要包括網(wǎng)側(cè)逆變器、轉(zhuǎn)子側(cè)逆變器以及Crowbar電路，網(wǎng)側(cè)逆變器和轉(zhuǎn)子側(cè)逆變器是由兩個結(jié)構(gòu)相同的以背靠背連接的三相PWM逆變器構(gòu)成，同時逆變器之間并聯(lián)有直流母線濾波電容。Crowbar電路實現(xiàn)了電網(wǎng)故障時對變頻器和發(fā)電機(jī)的保護(hù)，同時保證順利通過電網(wǎng)低電壓穿越。第十六頁，共36頁。3、控制柜3.1、4U控制器3.2、PLC控制器3.3、微型斷路器3.4、接觸器3.5、中間繼電器3.6、旋轉(zhuǎn)編碼器第十七頁，共36頁。3.1、4U控制器

信號的采集處理、輸出及控制算法的實現(xiàn)，完成雙饋變頻器的網(wǎng)側(cè)逆變器和轉(zhuǎn)子側(cè)逆變器控制，以便對發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行高速、精確和平滑控制，保證輸出到電網(wǎng)的電流具有良好的正弦性。用于變頻器外圍開關(guān)器件邏輯順序控制，與主控進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊控制，與DSP進(jìn)行內(nèi)部通訊控制，以完成變頻器的故障保護(hù)和啟?？刂?。第十八頁，共36頁。3.3、微型斷路器二次回路控制開關(guān)包括控制柜總電源、柜內(nèi)照明燈、24V直流電源、散熱風(fēng)扇、UPS、加熱器等。第十九頁，共36頁。3.4、接觸器12KM1：UPS電源開關(guān)。5KM1、5KM2：風(fēng)扇的電氣控制開關(guān)，當(dāng)變頻器并網(wǎng)開關(guān)閉合后，5KM1、5KM2吸合，當(dāng)并網(wǎng)開關(guān)斷開，實際溫度低于溫度滯環(huán)保護(hù)值時，5KM1、5KM2斷開。12KM2：控制柜加熱器開關(guān)。第二十頁，共36頁。3.5、中間繼電器PLC輸出信號和DSP輸出信號的執(zhí)行元件，用于控制變頻器各開關(guān)器件的閉合和關(guān)斷。第二十一頁，共36頁。

3.6、旋轉(zhuǎn)編碼器

檢測發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置，并將電信號轉(zhuǎn)換成光信號上傳給4U控制器進(jìn)行處理第二十二頁，共36頁。4、電抗器柜1、網(wǎng)側(cè)電抗器、轉(zhuǎn)子側(cè)電抗器2、電流傳感器（包括網(wǎng)側(cè)和轉(zhuǎn)子側(cè)）第二十三頁，共36頁。4.1、電流傳感器（包括網(wǎng)側(cè)和轉(zhuǎn)子側(cè)）

用于檢測網(wǎng)側(cè)逆變器電流和轉(zhuǎn)子側(cè)逆變器電流，并將該檢測到的交流電流傳輸給4U控制器的信號調(diào)理電路。第二十四頁，共36頁。四、變頻器的調(diào)試1、外圍接線2、絕緣測試3、調(diào)試軟件使用第二十五頁，共36頁。1、外圍接線主電路第二十六頁，共36頁。外圍接線控制電路編碼器通訊第二十七頁，共36頁。2、絕緣測試1、電網(wǎng)側(cè)絕緣測試（須斷開防雷器）2、定子側(cè)絕緣測試（須確定斷路器已斷開）3、轉(zhuǎn)子側(cè)絕緣測試（不允許）注：變頻器在出廠時做過嚴(yán)格的絕緣測試，所以在現(xiàn)場一般不需要對變頻器進(jìn)行絕緣測試！第二十八頁，共36頁。電網(wǎng)進(jìn)線絕緣測試另:進(jìn)行電網(wǎng)進(jìn)線絕緣測試時還需將網(wǎng)側(cè)電壓傳感器進(jìn)線端熔芯拉開，以防止擊穿電壓傳感器。1、對電網(wǎng)進(jìn)線進(jìn)行絕緣測試時，需要把變頻器避雷支路的熔斷器拔下，然后再對電網(wǎng)進(jìn)線進(jìn)行絕緣測試！2、測試內(nèi)容包括相間以及相對地。3、用1000V檔測試，時間為10S。拆掉避雷器熔斷器示意圖第二十九頁，共36頁。3、調(diào)試軟件使用調(diào)試軟件主界面（控制）如下第三十頁，共36頁。操作模式如下邏輯測試模式正常運行模式手動操作自動操作手動操作自動操作遠(yuǎn)程控制模式參數(shù)設(shè)置故障列表第三十一頁，共36頁。邏輯測試1、斷開刀熔開關(guān)2、搖出斷路器到TEST位置3、修改110、129號參數(shù)分別為8000、14、手動進(jìn)行邏輯測試注意：邏輯測試完成后按相反步驟恢復(fù)第三十二頁，共36頁。本地手動運行（并網(wǎng)）1、電網(wǎng)電壓690V正常2、風(fēng)機(jī)手動空轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在1200RPM正常3、將軟件設(shè)置為“本地手動”“正常運行”模式4、變頻器無故障（故障燈熄滅）

步驟如下：第一步：網(wǎng)側(cè)逆變器上電（此時直流母線電壓為900到1000V）第二步：網(wǎng)側(cè)逆變器控制（此時直流母線電壓顯示為100%）第三步：同步第四步：并網(wǎng)發(fā)電（此時可手動給定有功功率，不宜過大）第五步：轉(zhuǎn)子側(cè)停機(jī)（注意：操作此步驟之前，須將有功功率設(shè)置為0）第六步：網(wǎng)側(cè)停機(jī)手動停止風(fēng)機(jī)后，本地手動運行測試完畢，可交與遠(yuǎn)程控制。注：本地自動運行須在手動運行成功后方可操作。第三十三頁，共36頁。五、變頻器常見故障及處理

變頻器故障分為故障和報警兩類。其中：1、

故障的處理包括緊急停機(jī)，故障記錄和上傳；2、

報警主要是指系統(tǒng)檢測到的輕故障，處理方式為給

出報警信號并上傳報警內(nèi)容。第三十四頁，共36頁。六、變頻器相關(guān)安全注意事項

高壓變頻器在操作使用時必須嚴(yán)格遵守安全預(yù)防措施和相關(guān)的操作規(guī)程，任何不正確的操作方法都可能導(dǎo)致對人員的傷害和設(shè)備的損害。為保證安全，在使用變頻器時，請務(wù)必遵守產(chǎn)品的安全標(biāo)志和標(biāo)簽上描述的內(nèi)容。確保人身和設(shè)備的安全。警告！有危險電壓，電擊危險！可能存在多路供電。維修之前需切斷所有電源并且確定不會被重新連接，等待五分鐘后操作，只有被授權(quán)的人可以打開機(jī)柜門或維修設(shè)備！

斷開電網(wǎng)供電后，UPS供電系統(tǒng)仍在工作，

在操作之前切斷UPS輸出！CAUTION!HazardousVoltage,Dangerofelectricshock!Multiplepowersourcesmaybepresent.Disconnectallandsecureagainstreconnection,wait5minutesbeforeservicing.ConsultUser’sManual.OnlyAuthorizedPersonnelmayopencabinetdoorsorserviceThisequipment!UPSsupplyisstillpresentafterdisconnectinggirdsupply!Beforeworkingonthisunit,disconnectUPSoutput!第三十五頁，共36頁。安全事項雖然變頻器在設(shè)計時充分考慮到人員的安全，但是在操作時仍必須遵守相關(guān)安全事項，這樣才能更好的保證操作人員的人身安全。1、只有具備相關(guān)資質(zhì)的電氣工程師才可以對變頻器進(jìn)行安裝和維護(hù)。2、維護(hù)時要采取必要的安全措施，如戴絕緣手套，同時建議有其他監(jiān)護(hù)人員在場。3、絕對禁止使用潮濕物品接觸設(shè)備內(nèi)部。4、變頻器的并網(wǎng)柜與功率柜均屬高壓區(qū)域，上電前請鎖好柜門，不允許在打開柜門的情況下運行。5、變頻器主電路斷開后10分鐘內(nèi)不允許打開柜門（控制柜除外），更不能接觸設(shè)備內(nèi)部器件。6、在進(jìn)行任何安裝工作之前，必須斷開發(fā)電機(jī)的定子和變頻器的電網(wǎng)輸入電源。7、確認(rèn)所有的安裝工作完成之后方可將變頻器重新上電。8、正常運行情況下，不能對雙饋變頻器、發(fā)電機(jī)電纜及發(fā)電機(jī)進(jìn)行作業(yè)。

9、在切斷電源之后，必須等待10分鐘，才能對雙饋變頻器、發(fā)電機(jī)電纜和發(fā)電機(jī)進(jìn)行處理。