风电变流器

摘要： 风电变流器预防性维护检测技术的应用,对风电变流器检测来讲是技术性的创新。通过对风电变流器预防性维护检测技术应用背景的了解,发现风电变流器器件老化、故障率高一直困扰着风电变流器的运行。对风电变流器劣化因素进行分析,梳理好风电变流器预防性维护检测思路,以超声波检测技术为中心,制定系统完善的风电变流器预防性维护检测计划,提高风电变流器维护检测水平。

摘要： 电力系统是当前社会经济发展和各产业良性运转的支柱,双馈发电机系统是电力系统的重要组成部分,为确保其运行质量,实现发电机电能输出质量优化、对电力系统做出控制,优化变流器设备势在必行。逻辑电压空间矢量脉宽调制控制技术的应用,可在一定程度上弥补空间矢量脉宽调制控制技术存在的缺点,提高变流器运行能力和服务质量。文章重点立足双馈发电系统建设现状,分析逻辑电压空间矢量脉宽调制控制技术的应用原理和应用价值,探讨其运行影响要素,增强风电变流器控制技术的使用效果。仿真试验表明:采取逻辑电压空间矢量脉宽调制控制技术,可显著降低变流器门极开关损耗量,降低风力发电成本。

摘要： 为了提高永磁直驱式风电变流器的稳定性和可靠性,该文针对风电变流器功率管单管和双管故障,提出一种基于相电流瞬时频率估计的开路故障诊断方法。该方法首先提出一种基于加权滑动Hilbert变换的相电流瞬时频率估计方法,然后通过归一化的相电流瞬时频率残差来构造新的故障检测变量检测故障的发生;其次提出基于改进相电流均值法的多功率管开路故障定位方法实现故障功率管的定位。该文提出的故障诊断方法能够同时实现机侧和网侧的21种开路故障诊断,且避免增加额外的传感器,无需使用Park矢量变换和大量故障样本,故障特征更为显著、鲁棒性强。实验结果验证了所提故障诊断算法的有效性和鲁棒性。

摘要： Q:就目前风电变流器的市场与技术发展方向而言,什么是需要着重突破的?A:随着风电装机量的持续增大,风电变流器市场规模也在不断增长,同时,由于风电机组系统技术的难度加大,对变流器的技术要求越来越高,风电变流器市场会逐步向头部企业集中。更大功率、更高电压和更小体积是风电变流器发展的永恒潮流与趋势,因为这会带来风电机组系统性成本的持续降低,进一步提升风电作为绿色新能源的竞争力。

摘要： 直流母线电压的稳定性在背靠背的风电变流器是至关重要的一个指标。为了满足负载变化时的母线波动不超过安全的范围,母线电压必须具备优良的动态性能以及足够的鲁棒性。针对此问题,本文从转矩内环和电压外环两个环路出发优化直流母线电压的动态响应。本文首先根据电励磁同步电机的数学模型,推导了DTC的算法,以实现高动态的转矩内环跟踪。在此基础上,本文整定了电压外环的PI参数,并做了稳定性分析。为了进一步优化负载扰动下的性能,本文引入了模糊自适应控制和非线性扩张状态观测器,通过在动态过程自适应调节参数,同时抑制输出量对负载扰动量环路的增益,可实现母线电压的快速跟踪和负载突变下的低扰动。最后,本文通过仿真和实验,验证了算法的可行性和有效性。

摘要： 现有的风电变流器中绝缘栅双极型晶体管(IGBT)可靠性评估方法在计及疲劳损伤时无法兼顾计算效率与准确度,为此提出了一种多时间尺度可靠性评估算法.首先,基于监测控制和数据采集(SCADA)数据建立风速的威布尔概率分布模型,依据风电变流器拓扑结构推导IGBT模块的电热耦合模型,并引入了常用的寿命预测模型;其次,对风电变流器IGBT进行时间尺度划分,并针对某2 MW风力发电系统,从不同时间尺度开展IGBT可靠性评估;最后,得出了计及疲劳损伤的可靠性评估参量,与现有统计数据对比,从累积损伤度和寿命预测2个方面来验证所提算法的可行性和准确性.结果表明,所提算法相较于现有算法,可以更加准确高效地评估IGBT的健康状况.

摘要： 针对风电变流器绝缘栅双极型晶体管(IGBT)芯片因键合线脱落而引起模块可靠性降低的问题,提出一种基于扇区内持续导通压降的IGBT模块有效工作芯片状态评估方法.首先,考虑IGBT模块开关导通时间短难以提取其导通压降信息,基于风电变流器空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制策略,提出其导通持续时间为1/6周期扇区内导通压降的特征信息;其次,基于导通压降和电流关系,推导IGBT模块导通压降特征信息与IGBT有效工作芯片数目的表达式,构建IGBT模块因键合线完全脱落下有效工作芯片的状态评估模型;最后,搭建模拟键合线脱落的IGBT实验平台,验证表明,基于扇区内持续导通压降特征信息能更有效地表征风电变流器IGBT模块健康状态,建立的IGBT模块有效工作芯片状态评估模型是有效的.

摘要： 介绍了风电变流器控制系统的发展现状,在此基础上设计了兆瓦级风电变流器控制系统.分析了这一兆瓦级风电变流器控制系统的硬件组成和软件功能.

摘要： 近日,禾望电气推出大容量风冷双馈型风电变流器,持续在产品性能、制造成本、用户体验三方面深度优化。此次新品推出,对于禾望电气来说,是其在技术创新领域的一次新突破,同时随着公司在风电变流器领域的优势进一步凸显,盈利能力也将迎来新的“助推器”。

摘要： 随着碳中和成为世界各国新的共同目标,新能源快速发展成为必然,而风电在我国能源消费比重也在不断增加。赛米控推出的低杂散电感、易于并联、大电流、标准封装的ST20模块,为大功率风电变流器设计提供了新选择。本文将介绍大功率IGBT模块ST20在风电应用中的优势。

摘要： 针对绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块内部杂散电感对动态均流的影响,论文分析风电变流器IGBT模块内部动态热分布.首先,从封装杂散电感对并联芯片动态特性的影响出发,理论分析了并联芯片间产生动态电流不均的原因,并推导发现上、下桥臂开通电流分布存在差异.其次,采用有限元仿真软件提取模块内杂散电感,建立了考虑杂散电感影响的等效电路仿真模型,仿真结果表明下桥臂导通路径芯片间有较明显的不均流的现象,部分芯片开通电流存在过冲.最后,基于实验验证与分析,考虑实际运行工况进行有限元热仿真,得到模块内部动态热分布.

摘要： 本文介绍了一种3MW风电变流器功率单元的设计方案.给出了大功率风电变流器功率模块的总体结构,并针对性的设计了IGBT驱动保护电路.为满足大功率的设计要求,采用IGBT模块并联的方法,研究分析了并联所带来的均流问题,并提出了相应的优化措施,为功率单元的可靠高效运行提供了良好保证.

摘要： 简述了风电变流器中IGBT功率器件的短路保护的方法,介绍了IGBT在短路情况下的工作状态、短路保护电路的原理以及短路保护电路电压门槛值和参考时间的调整方法.通过短路实验,证明了短路保护电路的快速性和可靠性.该驱动保护电路广泛应用于我公司风电变流器装置中,经过了大量实际工程应用的验证.

摘要： 本文对三电平二极管中点箝位式变流器在风力发电中的应用进行了详细研究,旨在分析该拓扑在风电具体应用中的系统构成,主电路结构,算法实现等关键性问题。完成了中压风电变流器实验平台的设计,并基于DSP+FPGA主从处理器控制平台对关键性算法进行了验证。分析比较了不同调制算法对变流器输出的影响。

摘要： 双馈式风力发电系统是目前运用最为广泛、技术最为成熟的变速恒发电方案,目前,变流器大都采用带位置的传感器进行转速和位置测量,不但增加了系统的成本,而且降低了风电系统的可靠性。文中基于模型自适应参考模型设计了新型的无位置传感器,并基于此传感器设计了风电变流器功率解耦控制器。

摘要： 焊料层裂纹缺陷引起风电变流器功率器件热疲劳失效的主要诱因之一,分析器件裂纹作用下的疲劳失效是提高其可靠性的有效手段.本文建立了IGBT模块热-力特性分析的电-热-力多物理场全尺寸模型,该模型基于测量参数考虑了材料温度依赖性和力学特性,并实验验证了多物理场模型的准确性;其次,分析了焊料层裂纹在功率循环以及小载荷下对模块热力特性以及疲劳损伤的影响规律,并利用老化试验结果验证了方法的准确性.最后,提出了考虑裂纹损伤效应的器件热疲劳物理寿命评估模型.结果表明,所建立的多物理场模型能够较好表征焊料层裂纹对器件热力特性的影响规律,并且裂纹对器件损伤影响存在明显区域性,分析器件疲劳损伤时需要考虑裂纹引起的热参数增大和应力集中影响.

摘要： 作为发电机控制与能量转换的关键环节,风电机组中机侧变流器控制策略的选择至关重要.针对鼠笼全功率风电机组常用的两种典型机侧控制算法矢量控制和直接转矩控制,分析了基于PI调节器的矢量控制和基于SVPWM调制的直接转矩控制的实现原理;针对稳态电网运行条件,通过理论分析、仿真和实验的方式系统研究了两种控制算法,对比分析两种策略的性能特点.最后,通过相关仿真与实验结果验证了两种控制策略的有效性及对比分析的准确性.

摘要： 空间矢量调制根据零矢量分配办法,可分为连续脉宽调制(CPWM)和不连续脉宽调制(DPWM).与CPWM相比,当变流器采用DPWM时,器件有1/3基频周期开关不动作,因此器件的整体损耗较低.若DPWM序列被直接用于变流器,虽然可以提高功率器件的寿命,但是将导致严重的电能质量问题.为解决这一问题,文中从风速概率分布的角度提出了一种功率器件混合调制方法.为考虑长时间尺度风速对器件寿命的影响,文中提出了一种适用于不同调制方法的结温数值计算方法.以1.2MW直驱风机系统为例,结合一年的时序风速和气温快速计算不同调制序列下器件的结温,进而评估了器件的寿命,并且分析了不同调制序列对器件寿命的影响.结果表明,与CPWM和DPWM相比,当采用混合调制方法时,器件年寿命消耗不仅得到大幅降低,而且风机系统并网的电能质量几乎不受影响.

摘要： 风机的长时间、频繁以及大范围的随机出力导致机侧变流器承受剧烈的交变应力,而IGBT模块失效主要与承受的温度和交变的应力相关,因此研究基于风速参数对于机侧变流器功率器件热应力的影响规律,对准确评估器件可靠性和实现动态寿命管理具有现实意义.论文基于考虑温度和器件工作模式的开关周期损耗计算方法,结合所建立的IGBT模块电-热-应力模型,从风速的变化造成的IGBT模块热-应力性能参数差异的角度出发,建立了可以通过风速数据直接预测热应力的模型关系.结果表明IGBT器件热-应力参数如温度波动幅值以及焊料层所承受von mises应力变化规律与变流器输出频率变化趋势相反,均随着变流器输出频率增大(减小)而降低(升高),在同步转速附近最为显著,且结温波动频率与输出频率相同.

摘要： 风机的长时间、频繁以及大范围的随机出力导致机侧变流器承受剧烈的交变应力,而IGBT模块失效主要与承受的温度和交变的应力相关,因此研究基于风速参数对于机侧变流器功率器件热应力的影响规律,对准确评估器件可靠性和实现动态寿命管理具有现实意义.论文基于考虑温度和器件工作模式的开关周期损耗计算方法,结合所建立的IGBT模块电-热-应力模型,从风速的变化造成的IGBT模块热-应力性能参数差异的角度出发,建立了可以通过风速数据直接预测热应力的模型关系.结果表明IGBT器件热-应力参数如温度波动幅值以及焊料层所承受von mises应力变化规律与变流器输出频率变化趋势相反,均随着变流器输出频率增大(减小)而降低(升高),在同步转速附近最为显著,且结温波动频率与输出频率相同.

摘要： 本发明提供一种变流器控制器、变流器和变流器的控制方法，涉及电力系统领域，能够解决直流电压达到IGBT、电容等器件的安全电压时，导致IGBT、电容等器件损坏的问题。变流器控制器包括：接收模块，被配置为接收由变流器中的采集单元以预设采样周期采集的变流器中的直流支撑电容两端的直流电压；计算模块，被配置为基于接收模块接收的当前采样周期的直流电压和前一采样周期的直流电压计算直流支撑电容在当前采样周期的能量增量；能量比较模块，被配置为比较当前采样周期的能量增量与预设能量阈值的大小；输出模块，被配置为当当前采样周期的能量增量大于预设能量阈值时，向变流器中的整流器和逆变器输出IGBT门极关断驱动信号。

摘要： 本发明提供一种风电变流器的控制方法、控制装置以及风电变流器，所述控制方法包括：响应于来自风电机组的主控制器的投入命令，在第一时刻控制第一变流柜进行预充电；确定第一母线电压是否达到第一预定阈值；当确定第一母线电压达到第一预定阈值时，控制第一滤波电容投切断路器合闸；响应于所述投入命令，在晚于第一时刻的第二时刻控制第二变流柜进行预充电；确定第二母线电压是否达到第二预定阈值；当确定第二母线电压达到第二预定阈值时，控制第二滤波电容投切断路器合闸。本发明的风电变流器的控制方法、控制装置以及风电变流器，通过上述两个变流柜中的滤波电容投切断路器异步合闸，实现风电变流器的滤波电容投切保护。

摘要： 本发明公开一种风电变流器绝缘检测电路及方法、风电变流器，该绝缘检测电路包括：电源模块、电流检测模块、开关模块和控制器；其中，电源模块的正端与电流检测模块的第一端连接，电源模块的负端与电压参考端连接；开关模块的第一端、第二端分别与变流器的直流母线的正端和负端连接，开关模块的第三端、第四端、第五端分别与变流器网侧的a相支路、b相支路和c相支路连接，控制器被配置为控制开关模块，使直流母线的正端和/或负端与a相支路、b相支路和c相支路中至少一相支路的网侧负载短接，并根据电流检测模块提供的电流值，计算得到变流器在短接状态下的绝缘阻值。采用本发明实施例能够在线检测风电变流器的绝缘阻值，提高绝缘检测效率。

摘要： 本发明提供一种风电变流器的控制方法、控制装置以及风电变流器，所述控制方法包括：响应于来自风电机组的主控制器的投入命令，在第一时刻控制第一变流柜进行预充电；确定第一母线电压是否达到第一预定阈值；当确定第一母线电压达到第一预定阈值时，控制第一滤波电容投切断路器合闸；响应于所述投入命令，在晚于第一时刻的第二时刻控制第二变流柜进行预充电；确定第二母线电压是否达到第二预定阈值；当确定第二母线电压达到第二预定阈值时，控制第二滤波电容投切断路器合闸。本发明的风电变流器的控制方法、控制装置以及风电变流器，通过上述两个变流柜中的滤波电容投切断路器异步合闸，实现风电变流器的滤波电容投切保护。

摘要： 一种风电变流器，包括：主控模块、多个控制模块、多个功率模块，每个所述控制模块分别与所述主控模块电连接，每个所述控制模块分别与各所述功率模块电连接。本发明的风电变流器可以在主控制模块故障或其与主控模块之间的通信故障时，设置其他优先级最高的且能正常工作的控制模块为主控制模块，进而使风电变流器继续正常工作，不会出现因主控制模块故障或其与主控模块之间的通信故障而使所有的功率模块都停止工作的情况、不会使整个风电变流器的瘫痪，故本发的风电变流器可靠性高。本发明还提供一种提高可靠性的风电变流器冗余控制方法。

摘要： 一种风电变流器，包括：主控模块、多个控制模块、多个与控制模块一一对应电连接的功率模块，每个控制模块分别与其他控制模块电连接，主控模块分别与每个控制模块电连接。本发明的风电变流器可以在主控制模块故障或其与主控模块之间的通信故障时，设置其他优先级最高的且能正常工作的控制模块为主控制模块，进而使风电变流器继续正常工作，不会出现因主控制模块故障或其与主控模块之间的通信故障而使所有的功率模块都停止工作的情况、不会使整个风电变流器的瘫痪，故本发的风电变流器可靠性高。本发明还提供一种提高可靠性的风电变流器冗余控制方法。

摘要： 本发明实施例公开了一种风电变流器的功率装置、风电变流器以及风力发电系统，包括控制模块、相互独立设置且分别连接控制模块的各相电压的功率驱动模块，和分别连接对应功率驱动模块的第一IGBT模块和第二IGBT模块；控制模块，用于根据获取到的配电侧的发电频率输出对应的正弦脉宽调制信号至功率驱动模块；功率驱动模块，用于根据接收到对应的正弦脉宽调制信号控制第一IGBT模块和第二IGBT模块通断，和用于在判断接收到对应的正弦脉宽调制信号在相邻时刻的电平信号等幅值时，则向控制模块发送故障信息；控制模块，还用于在接收到故障信息时向各功率驱动模块发送停止驱动信号。本发明优化了风电变流器的功率装置。

摘要： 本发明公开一种风电变流器绝缘检测电路及方法、风电变流器，该绝缘检测电路包括：电源模块、电流检测模块、开关模块和控制器；其中，电源模块的正端与电流检测模块的第一端连接，电源模块的负端与电压参考端连接；开关模块的第一端、第二端分别与变流器的直流母线的正端和负端连接，开关模块的第三端、第四端、第五端分别与变流器网侧的a相支路、b相支路和c相支路连接，控制器被配置为控制开关模块，使直流母线的正端和/或负端与a相支路、b相支路和c相支路中至少一相支路的网侧负载短接，并根据电流检测模块提供的电流值，计算得到变流器在短接状态下的绝缘阻值。采用本发明实施例能够在线检测风电变流器的绝缘阻值，提高绝缘检测效率。

摘要： 本实用新型公开了一种风电变流器功率柜，包括柜体及多个并联的IGBT模块，所述IGBT模块设于所述柜体内，所述柜体上设有柜体进风口和柜体出风口，所述IGBT模块下侧设有模块进风口且上侧设有模块出风口，所述柜体进风口、所述模块进风口、所述模块出风口和所述柜体出风口依次连通。本实用新型进一步公开了一种风电变流器，包括开关柜和控制柜，还包括上述的风电变流器功率柜。本实用新型具有结构简单、散热效率高、有利于避免串温问题等优点。

摘要： 本实用新型提供一种风电变流器中的滤波电容器的控制电路以及风电变流器，包括：第一接触器的第一线圈的第一接线端连接第一电源，第一线圈的第二接线端接地，第一接触器的主触点的一端连接外部电网，第一接触器的主触点的另一端通过滤波电容器接地，第一接触器的常闭辅助触点的一端连接第二电源，第一接触器的常闭辅助触点的另一端连接第二接触器的第二线圈的第一接线端，第二线圈的第二接线端接地，第二接触器的主触点的一端通过滤波电容器接地，第二接触器的主触点的另一端通过放电电阻器接地。上述控制电路及风电变流器将放电电阻器的投入与滤波电容器的投入形成互锁，从而在滤波电容器投入工作时降低放电电阻器的功率消耗。