金风1.5MW风机switch变流器系统讲解

课程大纲•一、Switch变流器的介绍•1.14U1外观结构及内部元器件介绍（1#柜）•1.21U1外观结构及内部元器件介绍（2#柜）•1.33#柜外观结构及内部元器件介绍•1.42U1和3U1外观结构及内部元器件介绍（4#和5#柜）•二、强制预充电及主空开、发电机侧空开闭合测试•2.1变流器强制预充电测试步骤•2.2变流器强制预充电测试•2.3变流器主空开闭合测试•2.4变流器发电机侧空开闭合测试步骤•2.5变流器风扇强制动作测试步骤•三、网侧控制原理•四、电机侧控制原理通过本课程，您将有以下收获•了解Switch变流器的工作原理•了解变流器的结构及内部元器件•掌握使用变流器进行预充电及空开闭合的测试•变流器在风机系统中的主要作用是把风能转换成适应于电网的电能，反馈回电网。发电机发出交流电，此交流电的电压和频率都很不稳定，随叶轮转速变化而变化，经过电机侧整流单元（或称INU）整流，变换成直流电，送到直流母排上，再通过逆变单元（或称AFE）把直流电逆变成能够和电网相匹配的形式送入电网。•变流器由芬兰的TheSwitch公司研制，网侧、电机侧都采用主动整流方式。变流器整体结构由5个机柜构成，其中核心部件为1#，2#、4#、5#机柜内部的功率模块，由芬兰的VACON公司生产。其中2#柜中的单元（1U1）即为AFE，4、5#柜中的单元（2U1,3U1）为INU，1#柜中的功率模块(4U1)是制动单元。一、Switch变流器的介绍变流器主拓扑结构图变流系统工作原理及工作过程发电机发出的交流电，此交流电的电压和频率都很不稳定，随叶轮转速变化而变化；经过整流单元整流，变换成直流电，再经过斩波升压，使电压升高到正负600V，送到直流母排上；再通过逆变单元，把直流电逆变成能够和电网相匹配的形式送入电网。说明：1、在闭合主断路器之前，需要给直流母排进行预充电，因为直流母排上带有大容量电容器，若不预充电，则在闭合主断路器时会对系统造成很大的电流冲击。2、放电电路是在停机后用来给直流母排放电的，其实就是给连在直流母排上的电容器泄放电荷。3、当直流母线上的电压过高时，制动单元工作，释放直流母线上过多的能量，维持母线电压。•在变流器主拓扑图1中可以分析得到，整个变流器的主电路有几个部分组成，电机侧整流单元，网侧逆变单元，直流预充电单元，直流过压保护单元，电机侧LC及网侧LC滤波器，网侧主空开。整个结构大体由上面几个部分组成。4u11Q11u11L12u13u1SWITCH变流器外观结构网侧滤波电容组1C1和1C2过压保护单元4U1控制器过压保护4U1功率单元电控系统供电总开关1F8网侧断路器1Q1网侧保护熔断器组1F1电网接入铜排1.14U1外观结构及内部元器件介绍（1#柜）变流1#柜(SWITCH)CAUTIONCAUTIONCAUTIONABBInput:U1640V-1100VDCI1595ADC4U1制动单元Output:U230～320HzI2502A4U11C1滤波回路断路器1Q14U1制动功率模块控制盒1C2.1/1C2.2/1C2.3滤波电容9μF±5%,Un=700V,-40℃～+85℃1C2.11C2.31C2.21C1电容器1C11C11C168μF±10%Urms=780VAC,Irms=80AHSF/LR25/70/56框架式断路器（1600A）熔断器带辅助触点相变到1Q1690V1000A,690VAC,aR,IR700-200kA,38kN/501F1.11F1.21F2.11F2.21F3.11F3.21F81C1和1L1组成LC滤波回路网侧断路器1Q1机械锁定钥匙的钥匙把的位置在处于水平方向时断路器处于机械锁定状态，在需要进行机械锁定时最好在将钥匙拨到水平位置后将钥匙拔离以确保安全。钥匙位于与地面垂直的位置时表明断路器处于正常工作状态，此位置无法移除钥匙。红色框图中所示钥匙的位置即为正常状态，未被锁定。能耗单元，如果直流母线的电压有升高的时候，他就工作，把母线上多余的电量用制动电阻消耗掉，以对制动电阻直流母线的保护（电压1120V工作）1F1.1-1F3.2这六个快熔上的六个常闭的辅助触点串联到1U1-A11-A9端子上1F8开关熔断器400V63AAC-23A690V63AAC-23B相变经过快熔，690V到主控接线端排预充电变压器3T1直流电源2G1网侧1U1功率单元网侧滤波电抗器1L1变流器直流母线排控制用中间继电器预充电整流块3H1水冷散热管路1.21U1外观结构及内部元器件介绍（2#柜）1K1-由4K1控制，接1U1-A11-B10端子，来控制网侧空开2K1-由4K1控制，接于3K1与2U1-A11-B10端子来控制发电机侧1#开关柜空开储能电机MT2K2-接于3K1与2U1-A11-B10端子来控制发电机侧1#开关柜空开欠压脱扣线圈MN2K11-断路器2Q1跳闸指令（1#断路器故障），将故障信号反馈到2U1-A11-A9端子2K12-1#开关柜断路器闭合反馈信号（24V）；接2U1-A11-B5端子，2K12得电，2U1得到反馈发出的24V信号，2K1、2K2就会保持吸合。3K1-接于2K1与3U1-A11-B10端子来控制发电机侧2#开关柜空开储能电机MT2K2-接于2K1与3U1-A11-B10端子来控制发电机侧2#开关柜空开分闸线圈MN3K12-断路器2Q1跳闸指令（2#断路器故障）3K13-2#开关柜断路器闭合反馈信号（24V）；接2U1-A11-A9端子，3K13得电，3U1得到反馈发出的24V信号，3K1、3K2就会保持吸合。3K5-温度继电器温度器，当温度小于5°或湿度大于95%，3K5使3K4动作从而控制3M1、3M2动作。3K9-启动使能继电器。3K10-由2F1、1U1-A12、3K6串联控制从而控制预充电回路。3K6-断开时报故障，常态是吸合的，下接1U1-A11-A10(由主控的8K10常闭触电来控制)急停4K1-电机侧断路器控制（4K1控制1K1）接4U1-A11-A103K14-滤波器状态，缓冲器监测电路（由UPS供230V）接2U1-A11-B6端子3K4-常开触点介于1F11和3M1（3M2）之间，控制散热风扇；继电器由1U1-A12常开和3K5常闭并联控制3K8—急停复位（由主控的8K10常开触点来控制）由水冷UPS来的230V由1F16控制，经变换给变流柜提供24VDC风扇3M1和3M2散热器网侧1U1功率单元控制器温度调节开关3S3湿度调节开关3S2变流器水冷温度传感器3B11柜内温度传感器3B10变流器主水冷管路网侧1U1功率单元控制面板电机侧2U1功率单元控制面板断路器2F1—2F3电机侧3U1功率单元控制面板断路器1F11—1F17维护插座变流器维护开关3S41.33#柜外观结构及内部元器件介绍1R13M13M2CAUTION2F12F32F2OFFSTOPSTRTA1F101F111F131F121F141F161F151F173F43F53D13D23D33D43F23F33F12X11.1SERVICENORMAL3S4微型断路器分段能力6000A、230V/40V;AC单机3F1-3F5保险管（玻璃）250V二极管端子，24V供电回路电动机断路器2.5-4A插接端子250VAC手动旋转开关20A，230VAC3B11变流水冷管温度传感器二极管端子，防止24V回流，反向截止维护插座3M1、3M2-均热风扇，230V，50Hz，0.6A，135W1F10-接3K11控制预充电回路1F11-230V回路控制，给3M1、3M2均热风扇供电1F12-230V回路控制，控制1R1插座1F13-控制1Q1主控开的储能电机1F14-控制1#柜电机侧空开的储能电机1F15-控制2#柜电机侧空开的储能电机1F16-24VUPS供电电源1F17-空开合、分闸线圈供电电源2F1-3K4、3K5、3K10，24V供电电源2F2-控制盒内板子24V供电电源2F3-主控开内24V供电电源230VAC和230VUPS到1Q1、2Q1,电源供电开关，在SERVICE时断电2U1电机侧接线铜排3U1电机侧接线铜排电机侧2U1功率单元控制器电机侧保护熔断器组2F1变流器直流母线排电机侧2U1功率单元水冷散热管路电机侧防雷保护2F113U1电机侧接线铜排电机侧3U1功率单元电机侧保护熔断器组2F2功率单元控制线1.42U1和3U1外观结构及内部元器件介绍二、预充电及主空开、发电机侧空开闭合测试•强制预充电及发电机侧空开、主空开闭合测试条件机组没有故障、水冷系统正常运行、发电机侧动力电缆无短路现象。•注意：在做电强制预充电及主空开、发电机侧空开闭合测试时必须紧闭变流柜门。不得与柜门有身体接触。2.1变流器强制预充电测试步骤•此项测试需在变流柜控制面板处进行按键操作，其中变流柜控制面板keypad操作说明如图1所示：图1变流柜控制面板：上翻；数值的增加：下翻；数值的减少：菜单返回；数值位向左选择；退出编辑模式•：菜单进入；数值位向右选择；进入编辑模式Reset:故障复位Select:选择键Enter:数值确认；故障历史纪录Start:启动按钮Stop:停止按钮2.2变流器强制预充电测试序号操作步骤操作说明1网侧空开机械锁定状态（钥匙与地面处于水平的位置），进入1U1P2.9.1菜单，进入“Testmode”，测试密码为“31504”2在P2.9.2将“强制预充电（ForcePreCharge）”的值设置为“1”来进行强制预充电（此时网侧面板上的绿灯“ready”闪烁）。通过NCDRrive或电机侧（2U1、3U1）面板上的P1.9“DC-Link-Voltage”监控驱动器的直流电压。可以观测到电机侧电压不断上升到1000V左右。3如果一切正常则将P2.9.2“强制预充电（ForcePreCharge）”的值设置为0来解除强制预充电状态。如果紧接着进行变流器主空开闭合测试就不用退出“Testmode”。如要退出“Testmode”，进入1U1P2.9.1菜单，将测试密码改为“0”即可。表1变流器强制预充电测试2.3变流器主空开闭合测试序号操作步骤操作说明1解除网侧空开机械锁定（钥匙处于与地面垂直的位置），进入1U1P2.9.1菜单进入“Testmode”，测试密码为“31504”2将P2.9.2ForcePreCharge的值设置为“1”来进行强制预充电并等待30s使用2U1和3U1的Keypad面板M1的V1.9监测DC-link电压，电压值在900V以上时网侧空开闭合3设置P2.9.3.1Allowbreakertest为“Yes”4设置P2.9.3.2Forcebreaker为“Yes”强制闭合网侧空开5设置P2.9.3.2Forcebreaker为“No”设置P2.9.3.1Allowbreakertest为“No”设置P2.9.2ForcePreCharge为“0”恢复运行参数6退出“Testmode”进入1U1P2.9.1菜单，将测试密码改为“0”。表2变流器主空开闭合测试2.4变流器发电机侧空开闭合测试步骤序号操作步骤操作说明1进入2U1P2.7.1菜单进入“Testmode”，测试密码为“31504”2对2U1设置P2.7.2Forcebreaker为“Yes”强制闭合Genbreaker13对2U1设置P2.7.1Forcebreaker为“No”恢复2U1运行参数4进入3U1P2.7.1菜单进入“Testmode”，测试密码为“31504”5对3U1设置P2.7.2Forcebreaker为“Yes”强制闭合genbreaker26对3U1设置P2.7.1Forcebreaker为“No”恢复3U1运行参数7退出“Testmode”分别进入2U1和3U1的P2.7.1菜单将测试密码改为“0”。表3流器发电机侧空开闭合测试步骤2.5变流器风扇强制动作测试步骤序号操作步骤操作说明1进入1U1P2.9.1菜单进入“Testmode”，测试密码为“31504”。2通过