Vindenergikonverter Systemløsning

Kontrolmetoder for vindkraft har udviklet sig fra simple konstante bladstilling og stallkontrol til fuld variable bladstilling og hastighedskontrol. I øjeblikket er det dobbeltfede omsætter system med variabel hastighed og konstant frekvens bredt anvendt på vindkraftmarkedet.

Arbejdsgang

Rotoren er spændt op af to VSC-omformer med PWM, der er forbundet bagtilbag. Denne konfiguration kaldes henholdsvis generator-side omformer og net-side omformer. De dobbelte PWM-omformere leverer spændingsstrøm til rotorvindingen for at realisere maksimal indfangning af vindenergi og justering af statisk reaktiv effektudbytte. Når turbinen kører ved en under-synkron hastighed, føres strøm ind i roteren, og net-side omformer fungerer som en rektifier, mens generator-side omformer fungerer som en inverter, der leverer spændingsstrøm til turbinen. Når turbinen kører ved over-synkron hastighed, kan både stator og rotor give energi til nettet. Hvis turbinen kører i synkron status, fungerer generator som en synkron motor, og omformer systemet leverer DC-spænding til roteren.

Net-side omformer og generator-side omformer styres af to kontrolenheder. Net-side kontrolenhed bruges til at opretholde stabil DC-busbarspænding og sikre høj kvalitet af inputstrømform og enhedens effektfaktor. Generator-side kontrolenhed bruges til at kontrollere rotorspændingstorkomponenter og spændingskomponenterne af en dobbeltfodet motor for at justere dens aktiv effekt og reaktiv effektudbytte, og følge aktive effektordre og reaktiv effektordre. Derved kan den dobbeltfodete motor køre på vindturbinens optimale effektkurve for at realisere maksimal indfangning af vindkraft.

Systemkonfiguration

• Skabopsætning

Rockwills dobbeltfode omsættersystem er specielt designet til dobbeltfode vindkraftturbiner. Det består af et netforbindelses/kontrolskab (1200mm*800mm*2200mm, beskyttelsesklasses IP54) og et strømkabinet (1200mm*800mm*2200mm, beskyttelsesklasses IP23).

-- Netforbindelses/kontrolsystemet er opdelt i to isolerede skabe, nemlig kontrolskabet og netforbindelsesskabet. Kontrolskabet består af en kontrolenhed, UPS, lavspændingsbrydere, beskyttelsesenheder og kabelføringsterminaler osv. Netforbindelsesskabet inkluderer en fordelingstransformator, hovedbryder, netforbindelseskontaktor, net-side kontaktor, hovedsikring og prækoblingsmodstand osv.

-- Strømkabinetet er hoveddelen, der udfører strømomsætning. Derudover er der tre strømenheder på både net- og generator-siden. Hver integrerer IGBT, drevsbord, køler, DC-kondensator, absorptionskapacitans, temperaturmålingssikring osv. Strømkabinetet inkluderer også lagret busbar, net-side reaktor, broside reaktor, generator-side reaktor, net-side og generator-side filtreringsmodstand og kondensator, store og små ventilatorer, varmeovn osv.

• Primær del

Den primære del af omsættersystemet består af strømmodule, filtreringssystem, temperaturreguleringssystem, prækoblingssystem, LVRT (Low Voltage Ride Through)-enhed og fordelingssystem osv.

-- Strømmodulet består af IGBT og dets drev, beskyttelse, køleaksessorier. I ét omsættersystem inkluderer det seks grupper af strømmodule, der er forbundet via lagret DC-busbar.

-- Filtreringssystemet består af net-side LCL-filtrering og generator-side du/dt-filtrering. Net-side LCL-filtrering kan effektivt filtrere højfrekvente harmoniske fra omsætter til net. Du/dt-filtreringen sammen med generator-side strykreaktor kan dæmpe spændingspeak og hurtige transitoriske spændinger af rotorisolationskomponenter.

-- Temperaturreguleringssystemet justerer temperaturen inde i skabet til at være inden for normal rækkevidde gennem opvarmning og køling, hvor opvarmningen udføres af varmeovnen i skabet, og kølingen udføres af ventilator-kølesystemet.

-- Prækoblingssystemet bruges til at hæve DC-spændingen af DC-kondensatoren til en bestemt amplitude før starten af omsætteren. Derved kan det reducere strømimpulsen under omsætterstart.

-- LVRT-enheden kan beskytte strømsemikonduktorelementer på generator-siden i tilfælde af driftsfejl, linje-fejl eller rotoroverspænding. Og gennem LVRT-enheden kan omsættersystemet levere strøm til nettet selv i tilfælde af netfejl, hvilket muliggør lavspændingsride-through.

-- Fordelingssystemet giver ubrudt strømforsyning til hver aktiv enhed i omsætteren.

• Kontrol- og beskyttelsessystem

Kontrol- og beskyttelsessystemet er hjernen i dobbeltfode omsættersystemet, det har betydelig indflydelse på omsætters ydeevne. Kontrol- og beskyttelsessystemet udfører hovedsageligt følgende funktioner:

-- Kontrolfunktioner: net-side kontrol, generator-side kontrol og LVRT-kontrol.

-- Beskyttelsesfunktioner: overspændingsbeskyttelse af net-side og generator-side omsætter, undervoltage- og overspændingsbeskyttelse af net-side og generator-side omsætter, negativ sekvensoverspændingsbeskyttelse af net-side og generator-side omsætter, undervoltage- og overspændingsbeskyttelse af DC-busbar, overspændingsbeskyttelse af net-side og generator-side omsætter, generatoroverspændingsbeskyttelse.

Egenskaber

• Hurtig respons og høj kontrolpræcision;

• Komplet fejlregistreringsfunktion i overensstemmelse med IEEE COMTRADE-format;

• Højt pålideligt og fleksibelt integreret beskyttelsessystem;

• Netforbindelseskontrolstrategi baseret på selvtillidende positionering af rotor, der kan realisere "nul" impuls net-synkronisering;

• Fotoelektronisk encoder, der anvender software-reset-måde, kan forbedre nøjagtigheden og pålideligheden af motorkredsløbsfrekvensindhentning;

• Lavspændings- og højspændingsride-through-kontrolstrategier anvendes for at garantere omsætters fejlride-through-evne;

• Harmonisk undertrykkelseskontrolstrategi og dead zone kompensationsstrategi anvendes for effektivt at sikre kvaliteten af strøm, der leveres fra omsætter til net;

• Kompatibel med forskellige industrielle feltbus kommunikationsgrænseflader, såsom CANopen og Profibus;

• Identiske IGBT-omformerbro-modules forbundet parallelt, og installation og fjernelse af hver strømmodule er gjort bekvemt;

• Omhyggeligt designet filtreringssystem og en harmonisk restriktionskontrolstrategi sikrer superiør kvalitet af strøm, der leveres til nettet;

• Dette produkt kan klare høje/lave temperaturer og høj luftfugtighed. Alle kredsløbsplader er udstyret med korrosionsbeskyttelsesbelægning, og alle skabe har meget høj beskyttelsesklasse.