PowerWinvert风力发电变流器

PowerWinvert - A

为二极管整流直驱用型�，电机侧采用二极管整流＋BOOST升压电路，实现AC/DC稳压及升压变换，形侧＋成1100VDC的直流电压源，再经PWM逆变变流单元变换成稳定电压和频率的三相交流电，输送到电网。变流单元采用多重化PWM技术，输出波形近似正弦，具有谐波小，效率高的特点。

PowerWinvert - B

为双PWM直驱用型，电机侧采用ＰＷＭ整流，实现AC/DC稳压及升压变换，直接形成1100VDC的直ＰＷＭＰＷＭ流电压源，再经逆变变流单元变换成稳定电压和频率的三相交流电，输送到电网。整流器和逆变器结构完全相同，通过直流母线以背靠背形式组合在一起，构成双控制。它实质是一种交直交的电压源型四象限变流器，可以实现能量的双向流动

主要组成部分

变流单元
单元变流单元，是实现风电逆变的主体，也是功率变主换的执行部分。其关键器件为低压差的IGBT、蓄能电容器、高效散热器、控制板等。

人机界面
主要由彩色液晶触摸屏或键盘板及上位远程软件组成。用以实现用户的参数设置、选择起动方式、显示设备的运行状态和进行远程监控等，给用户提供了简单易用的人机界面。

控制单元
由DSP微处理理器及CPLD大规模门阵列组成的数字电路、光纤隔离电路、电流和电压检测电路、温度检测电路及各种保护电路等构成，是变流器的核心部分。通过闭环控制，风能与逆变功率的自动协调，达来达到既保障风能最大利用，保障电网低谐波污染和高功率因数。同时，实时监测各种状态，故障快速诊断与保护等功能。

应用环境

PowerWinvert TM系列兆瓦级风力发电变流器，可广泛应用于平原风电场、高原风电场、近海风电场等环境，具备较强的防尘、防湿、防盐雾能力。能够适应长距离输配电的要求，具有较低的谐波污染，更不会对电网产生共振。

应用在平原或高原风电场
在平原风电系统中，变流器采用较高的逆变功率密度度，提高了了功率器件的利用率。在高原风电系统中，提高散热能力，增加冗余裕量，来来提高变流器的可靠性。具备多层防尘、防湿、防雾措施，与与外界直接进行强制风冷换热，能够适应恶恶劣的环境要求。

应用在岛屿和和近海岸风电场
在岛屿和近海岸风电系统中，变流器主要克服的是盐雾侵蚀和高湿度影响。装置采用内外独立循环的换热系统，变流单元与内循环之间采用强制水冷换热，经内外循环换热系统与外循环交换热量。外循环采用强制风冷，并经过特殊的设计，能够允许一定程度的盐雾环境，具有一定的耐侵允许耐蚀能力。

应用在高温或高寒风电场
在高温风电系统中，变流器主要采取降低功率密度、提高散热器效率等措施，来适应高温环境要求。在低温风电系统中，主要解决电容器低温失效及冷启动对功率器件热疲劳冲击等造成的影响，装置特别安装了低温检测及循环加热系统。保障了设备在极端温度环境中运行的可靠性。

　　风力发电，是面向未来最清洁能源之一。PowerWinvert系列兆瓦级风力发电变流器，是为风力发电机与电网之间建立的桥梁和纽带，它是一种种将多变的风力电能变换成稳定的电能馈入电网的技术。
    PowerWinvert系列兆瓦级风力发电变流器，采用多重化PWM技术，通过多重叠加将多台变流单元并联，形成不同功率等级的变流器。它不仅具有输出波形近似正弦的特点，而而且具备一定的冗余能力，单台故障单台退出，不影响其它变流单元正常工作。
    哈尔滨九洲电气股份有限公司应用现代电力电子技术、电力并网技术以及计算机控制技术等科研成果，依据市场需求而研制开发的这一高效型风电产品，它采用先进、独特的桥式逆变技术、优异的光纤传送技术、IGBT过流处理技术、完善的过电压保护技术、波形连续变换技术以及远程通讯控制技术等，汇集了国外同类产品的优点，是满足当今风电机组、电网输变电要求的新一代风电变流产品。
　　公司内最大的并网变流器试验站，可以对风电系站统中的变流器进行模拟试验和测试，并网功率可达5兆瓦。PowerWinvert 系列兆瓦级风力发电变流器，采用专门的变流器生产技术和生产工艺，可满足风电系统对变流器高可靠性、高环境适应性和无人值守的苛刻要求。

产品原理： 
　　PowerWinvert风力发电变流器是采用永磁同步电机无齿轮箱直接驱动型的风电系统。兆瓦级风力发电用功率变频器是由两个结构完全相同的三相PWM整流器和逆变器，通过直流母线以背靠背形式组成的大容量全功率的交直交电压型双向变流器（如图1所示）。在风力发电机组额定功率以内，控制器的控制实现最大功率点跟踪，尽量利用风能，而当风速超过额定风速时，为使发电机组和变频器不致于过载运行，此时应减小叶尖速比值，是风力发电系统运行于很功率区域。  
　　该技术拥有自主知识产权，处于国内领先水平，是国内第一家实现2MW功率等级的风力发电变频器。可为我国未来风能发电提供领先技术，为产业化提供技术支撑。  

产品用途：用于永磁同步电机直接驱动风力发电系统中。  


图1 PowerWinvert 风力发电变流器  

产品功能：  

基于DSP的全数字化控制；  
自动最大功率点跟踪控制。  
双PWM控制四象限运行  
有功无功充分解耦，可以根据电网需求进行无功补偿。  
零冲击并网，自动软并网和软解列控制。  
随机风速下的电功率平滑控制  
在阵风时采用阵风控制，降低了风机载荷。  
功率因数控制  
标准通讯接口，如CAN总线、RS485接口等，具有远程控制功能；  
具有过流、过压、过温等故障检测与保护功能和显示功能；  
电网电压异常保护、风机电压异常保护、孤岛保护、防雷击保护  
符合工业现场运行要求。  

产品技术指标：   

额定工作电压：690VAC；  
效率：>96%；  
电流畸变率：<4%；  
频率精度：±0.01Hz；  
功率因数：根据需要可调（±0.90）；  
控制方式：采用全数字化控制；  
并网控制：自动软并网和软解列；  
电磁兼容性能：可抗2000V脉冲干扰；  
低温防护措施：加热装置  
电磁屏蔽措施：金属网屏蔽保护  
冷却方式：强迫风冷／水冷；  
防护等级：IP23－IP54；  
绝缘隔离：光纤柜；  
防雷保护：主回路采用B级防护，控制回路采用C级防护  
过压、过流、短路、过热保护：有；  

整机运行寿命：>10万小时；  
绝缘标准：GB 3859/93。  
整机可利用率：>99.5％；  
最大过载能力要求：  
超过额定功率5％，可运行1小时；  
超过额定功率10％，可运行3分钟；  
超过额定功率50％，可运行10秒钟；  

环境方面参数：  
存储温度： -45°C ---- 60°C; 
工作温度： -35°C ---- 50°C; 
海拔高度：<2000m; 
环境适度：0—90％；  
防腐防蚀性能：防盐雾（满足近海地带和潮湿地带要求）  

包装运输要求：  
可以允许在国家2级公路上进行运输；  
允许柜体水平放置。