Vindkraftkonverteringssystemløsning

Kontrollmetoder for vindkraftproduksjon har utviklet seg fra enkel konstant bladstilling og stallokontroll til full bladstilling og variabel hastighetskontroll. For tiden er det dobbeltfødekonverter-system med variabel hastighet og konstant frekvenskontroll som er bredt anvendt i vindkraftmarkedet.

Driftsprinsipp

Rotoren er spenningsoppbygd av to motkopledede VSC-konvertere med PWM. Dette oppsettet refereres til som generator-side konverter og nett-side konverter henholdsvis. De dobbelte PWM-konverterne leverer spenningsstrøm til rotorvindingene for å realisere maksimal opptak av vindenergi og justering av statisk reaktiv effektutslipp. Når turbinen driftes under synkronhastighet, sendes kraft inn i rotoren og nett-side konverteren fungerer som en rektifier mens rotor-side konverteren fungerer som en inverter, som gir spenningsstrøm til turbinen. Når turbinen driftes over synkronhastighet, kan både stator og rotor gi energi til nettet. Hvis turbinen driftes i synkron status, kjører generatoren som en synkron motor og konverteringssystemet gir DC-spenningsstrøm til rotoren.

Nett-side konverteren og generator-side konverteren styres av to kontroleenheter. Nett-side kontroleenheten brukes for å opprettholde stabiliteten i DC-busspåtrykket og sikre høy kvalitet på inngående strømform og enhetlig effektfaktor. Generator-side kontroleenheten brukes for å kontrollere rotorspenningens dreieeffekt og spenningskomponenter av en dobbeltfødet motor for å justere dens aktiv effekt- og reaktiv effektutslipp, og sporer aktiv effektordre og reaktiv effektordre. Slik at den dobbeltfødede motoren kan kjøre på optimal effektkurve for vindturbin for å realisere maksimal opptak av vindkraft.

Systemkonfigurasjon

• Kabinettsoppsett

Rockwill dobbeltfødekonverteringssystem er spesielt designet for dobbeltfødede vindkraftturbiner. Det består av et nettforbindelse/kontrollkabinet (1200mm*800mm*2200mm, beskyttelsesklasse er IP54), og en strømmodulkabinet (1200mm*800mm*2200mm, beskyttelsesklasse er IP23).

-- Nettforbindelse/kontrollsystemet er delt inn i to isolerte kabinet, som er kontrollkabinetet og nettforbindelsekabinetet. Kontrollkabinetet består av kontroller, UPS, lavspenningsbrytere, beskyttelsesenheter og kablingsklemmer, etc. Nettforbindelsekabinetet inneholder en distribusjonstransformator, hovedbryter, nettforbindelsekontakter, nett-side kontakter, hovedfusible, og forlading motstand, etc.

-- Strømmodulkabinetet er hoveddelen for å utføre strømoverføring. I tillegg, er det tre strømenheter på både nett- og generator-siden. Hver integrerer IGBT, drevplate, radiator, DC-kondensator, absorpsjonskapasitets-, temperaturmålermotstand, etc. Strømmodulkabinetet inkluderer også lamellerete busbar, nett-side reaktor, broarm-side reaktor, generator-side reaktor, nett-side og generator-side filtreringsmotstand og kondensator, store og små vifte, varmeelement, etc.

• Primærdel

Primærdelen av konverteringssystemet består av strømmoduler, filtreringssystem, temperaturkontrollsystem, forladingssystem, LVRT (Low Voltage Ride Through) enhet og distribusjonssystem, etc.

-- Strømmodulet består av IGBT og dens drev, beskyttelse, avkjølingstillbehør. I et konverteringssystem, inkluderer det seks grupper av strømmoduler, som kobles sammen ved hjelp av lamellert DC-busbar.

-- Filtreringssystemet består av nett-side LCL-filtrering og generator-side du/dt-filtrering. Nett-side LCL-filtrering kan effektivt filtrere høyfrekvente harmoniske fra konverter til nett. Du/dt-filtret, sammen med strykereaktoren på generator-siden, kan dempe spisse spenninger og hurtige overgangsformer av rotorisoleringselementer.

-- Temperaturkontrollsystemet justerer temperaturen inne i kabinetet til å være innen normal rekkevidde gjennom varming og kjøling, varming utføres av varmeelementet inne i kabinetet og kjøling utføres av viftekjølingssystemet.

-- Forladingssystemet brukes for å heve DC-spenningsamplituden til DC-kondensatoren til en vis vinkel før starten av konverteringen. Dermed kan det redusere strømimpulsen under konverterstart.

-- LVRT-enheten kan beskytte strømsemdforekomster på generator-siden i tilfelle driftsfeil, linjebrudd eller rotorspenningsoverskridelser. Gjennom LVRT-enheten, kan konverteringssystemet levere strøm til nettet selv i tilfelle nettsidefeil, slik at lavspenningsgjennomfart blir oppnådd.

-- Kraftdistribusjonssystemet gir ubruddet strømforsyning for hver aktiv enhet i konverteringen.

• Kontroll- og beskyttelsessystem

Kontroll- og beskyttelsessystemet er hjernen i dobbeltfødekonverteringssystemet, det har betydelig innflytelse på konverterens ytelse. Kontroll- og beskyttelsessystemet utfører hovedsakelig følgende funksjoner:

-- Kontrollfunksjoner: nett-side kontroll, generator-side kontroll og LVRT-kontroll.

-- Beskyttelsesfunksjoner: overstrømingsbeskyttelse av nett-side og generator-side konverter, undervoltage- og overvoltagebeskyttelse av nett-side og generator-side konverter, negativ sekvens overstrømingsbeskyttelse av nett-side og generator-side konverter, undervoltage- og overvoltagebeskyttelse av DC-busbar, overtemperaturebeskyttelse av nett-side og generator-side konverter, generator overspeedbeskyttelse.

Egenskaper

• Rask respons og høy kontrollpresisjon;

• Fullstendig feilregistreringsfunksjon i henhold til IEEE COMTRADE-format;

• Høyt betrold og fleksibelt integrert beskyttelsessystem;

• Nettforbindelsekontrollstrategi basert på selvhenterende posisjonering av rotor som kan realisere "null" impuls-nettsynkronisering;

• Fotoelektrisk encoder, som bruker programvaretilbakestilling, kan forbedre nøyaktigheten og påliteligheten av motorsvingningshastighetsinnsamling;

• Høyspenning og lavspenning ride through kontrollstrategier brukes for å sikre konverteringsfeilride-through-evne;

• Harmonisk undertrykkelseskontrollstrategi og dead zone kompensasjonstrategi benyttes for å effektivt sikre kvaliteten på strøm levert fra konverter til nettet;

• Kompatibel med ulike industrielle feltbus kommunikasjonsgrensesnitt, som CANopen og Profibus;

• Identiske IGBT-konverterbro-moduler er koblet parallelt, og installering og fjerning av hver strømmodul er forenklet;

• Omhyggelig designet filtreringssystem og en harmonisk restriksjonkontrollstrategi sikrer superiør kvalitet på strøm levert til nettet;

• Dette produktet kan tåle høy/lav temperatur og høy fuktighet. Alle kretsplater er utstyrt med korrosjonsbeskyttende belag og alle kabinet har svært høy beskyttelsesklasse.