Prowind变流器培训资料

AMSC变频器现场培训12/03/2008目录•PM3000变频器硬件•PM3000变频器控制•AMSC变频器在双馈风力发电系统中的应用•现场软件工具与故障分析PM3000变频器硬件PM3000W技术规格PM3000外观图PM3000外观图PM3000外观图PM3000外观图PM3000外观图变频器的功率模块IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor绝缘栅双极型晶体管)上桥下桥变频器的功率模块•IGBT:FS450R17KE4,1700V,450A,IGBT4technology•LSC:ThreeIGBTsparalleledforeachphase,1350A•GSC:sameasLSC,1350Aforeachphase•DCBuscapacitor4320uF(270uFx16)•NominalDCbusvoltage1150V•Switchingfrequency3kHz•DBRisavailable(notforretrofitunit)•ControlcircuitryisreferencedtogroundPM3000变频器拓扑结构•LSC,GSC集成式的背靠背设计•内置的DynamicBreakingResistor(DBR)提高对电网波动的调节能力PM3000变频器信号传输途径PM3000IGBT信号引脚•IGBT引脚图•IGBT实物图PM3000Adapterboard•DriveIGBTbasedonPWMinput•De-satsensingfeedback•ActiveclamptominimizeVceovershoot•GateprotectionadapterboardsignalsSimplifiedgatedriverstagePM3000Interfaceboard•ASIM板和IGBT之间的接口•EICEdriver将上桥和下桥IGBT的PWM信号隔离•EICEdriver为上桥和下桥IGBT提供隔离的±15V电源•将PWM信号传输给3个并联的IGBT模块•检测IGBTVce以诊断de-sat故障•检测IGBT温度PM3000Interfaceboard•进线信号•驱动信号处理PM3000Interfaceboard•EICEDriver信号处理PM3000Interfaceboard•EICEDriver功能框图PM3000Interfaceboard–Desat保护IGBTde-satprotection•RCcircuitsetde-satreferencecurve•Resistorsetvoltagethresholdforde-satcomparison•CapacitorsetthecurvesettlingtimePM3000Interfaceboard–Desat示意PM3000Interfaceboard•IGBT温度检测•负的温度传感器•最高的IGBT温度被采集•Interface板信号输出PM3000ASIMboard•与风机电控系统的接口CAN通讯•三相电流电压检测•直流母线电压检测•编码器接口•同步信号•温度传感器接口•数字量输出•电源供应•IGBT驱动信号传输•网侧与机侧控制卡的连接PM3000ASIMboard•编码器接口IF(A_Ris.Q0ANDB)OR(A_Fal.Q0ANDNOTB)OR(B_Ris.Q0ANDNOTA)OR(B_Fal.Q0ANDA)THENPosition:=Position-1;ELSIF(A_Ris.Q0ANDNOTB)OR(A_Fal.Q0ANDB)OR(B_Ris.Q0ANDA)OR(B_Fal.Q0ANDNOTA)THENPosition:=Position+1;END_IFPM3000ASIMboard•同步信号接口PM3000ASIMboard•电网电压测量•测量Vba,VcbPM3000ASIMboard•Crowbar控制PM3000ASIMboard•DI网侧断路器反馈•DO网侧断路器线圈•DO预充电接触器线圈•DO安全链触点•DO转子侧断路器线圈•DI转子侧断路器反馈PM3000ASIMboard•PM3000IO接口PM3000ASIMboard•IGBT驱动信号输出接头•网侧,机侧各3个接头,每个接头控制1相•DBR1个接头PM3000ASIMboard•机侧控制卡接口PM3000ASIMboard•网侧控制卡接口PM3000ASIMboard•CAN总线结构DSPBDSPALSCDSPBDSPAPLC5ms(1)5ms(2)40ms(3)10ms(5)10ms(4)GSC333µs(7)ondemand(6)15ms(11)5ms(8)15ms(9)ondemand(10)ondemand(12)PM3000变频器控制PM3000变频器的控制•Uab=+Udc•Uab=-UdcPM3000-PWM斩波•Uout=Udc*t1+(-Udc)*(T-t1)=Udc*(2*t1-T)PM3000-电压输出αβV1(001)V3(011)V2(010)V6(110)V4(100)V5(101)V0(000)V7(111)V1V2V3*fuvf1vf2ϕeightswitchingvectorsVoltageSynthesisVoltagesourceinverterPM3000-2相/3相坐标变换αβiαiβωtiabciaibicωti)32cos()32cos()cos(πωπωω+=−==tIitIitIicba)sin()cos(tIitIiωωβα==[]iiCiiiabcαβ=⋅[]C=−−−231121203232ThreephaseframeTwophaseframe•3相分量可以用一个空间矢量来表示•空间矢量的长度等于对应相分量的V或I的幅值•空间矢量可以转换成对应的3相坐标系或2相坐标系PM3000-旋转坐标变换αβϕωtΙ−ωdqidiqiαiβRotatingframeStationaryframetitiititiiqdωωωωβαβαcossinsincos+−=+=•从静止坐标系到同步旋转坐标系的变换•静止坐标系中的交流分量变换为同步坐标系中的直流分量PM3000-控制目标•LSC通过控制直流母线电压恒定来保持有功功率平衡•直流母线电压调节器生成LSC的有功电流指令•PLC根据风机运行状态和无功功率要求,发送无功电流指令给LSC•PLC根据风机运行状态和无功功率要求,发送有功和无功电流指令给GSCPM3000-网侧变频器控制逻辑PM3000-机侧变频器控制逻辑PM3000-状态流程图SelftestREADYPrechargeSynchronizeLineFilterChangeContactorLoadDCbusARMEDSynchronizeGeneratorPRODUCTIONSwitchGEN.offSwitchGSCoffGotoReadyGotoArmedGotoBlockedBLOCKEDResetLscisswitchedoffStopStopStopStopStopGscisswitchedoff,switchLscoffNORMALOPERATIONTorquezeroGscisswitchedoffTimeoutTimeoutTimeoutTimeoutTimeoutTimeoutTimeoutResetdemandResetdemandStop,oroutofspeedrangeStop,oroutofspeedrangeSync.OKRunGscUdc~UdcrefLinecontactorfeedbackLscvoltagesynchronizedUdcOKRunLscSelftestOKGotoGridOKGscisswitchedoffTimeoutPM3000-PLC发送给变频器的数据•Controlword:0:Handshakebitplc-converter1:Runlinesideconverter2:Rungeneratorsideconverter3:Reserve4:Resetconverter5:pre-chargecontactorfeedback:1:closed,0:open6:enabletestmodeforconverter7:starttestmode8:commissioningcontrolbit09:commissioningcontrolbit110:commissioningcontrolbit211:Testmodebit012:Testmodebit113:Testmodebit214:Testmodebit315:Testmodebit42)demandedvalueofrotorId(foractivepower)3)demandedvalueofrotorIq(forreactivepower)4)demandedvalueofLSCreactivecurrentAMSC变频器在双馈风力发电系统中的应用风力发电主流技术双馈发电机永磁直驱同步发电机直驱风力发电系统2008-07-054793.2%转化率100%变频器发电机4.0%2.8%损耗损耗77.8%~~100%19.4%0.8%损耗变频器18.6%96.4%Netz2.8%损耗发电机=双馈发电系统2008-07-0548直驱与双馈的比较双馈的优点•风机容量大•低损耗•变速•高效率•低成本双馈发电系统FL1500一次接线图变频器柜PM3000接线图双馈风机的启动——预充电双馈风机的启动——网侧变频器同步双馈风机的启动——闭合网侧开关双馈风机的启动——启动机侧变频器双馈风机的启动——发电机同步双馈风机的启动——发电机并网PM3000-网侧变频器并网波形PM3000-机侧变频器同步波形LSCcurrentandDCbusvoltageTime(sec)2.12.122.142.162.182.22.222.242.262.282.3-1001003005007009001100GSCcurrentTime(sec)2.12.122.142.162.182.22.222.242.262.282.3-200-150-100-50050100150LineandstatorvoltageTime(sec)2.12.122.142.162.182.22.222.242.262.282.3-1000-500050010001500PM3000-发电机定子并网波形PM3000-发电机加速GSC电流PM3000-1.5MW风机满功率运行波形双馈风机的能量流动——同步转速以上双馈风机的能量流动——同步转速以下•过电压保护•保护直流母线crowbar2008-07-0567软件设置触发值PM3000为1350VCrowbar——保护直流母线2008-07-0568crowbar2008-07-0569crowbar——直流母线电压上升2008-07-0570Crowbar——触发Crowbar2008-07-0571Crowbar——短路电机转子绕组2008-07-0572Crowbar——电阻压降信号反馈2008-07-0573LVRT——什么是LVRT2008-07-0574LVRT——实际的电压跌落2008-07-0575LVRT——各国的LVRT要求2008-07-0576PM3000手动测试流程图-2:crowbartest-1:overspeedrelayopen0-automaticmodeactive1-entermanualcontrol2-switch230Vrelayon3-switchprechargeuniton4-switchLSCon5-LSClowload6-LSCsynchronize7-Closelinesidecontac