Vindenergikonverteringssystemlösning

Kontrollmetoder för vindkraftsgenerering har utvecklats från enkel konstant bladställning och stallkontroll till full variabel bladställning och hastighetskontroll. För närvarande används system med dubbelmatad omvandlare med variabel hastighet och konstant frekvens kontroll vid ett brett spektrum av vindkraftsmarknader.

Arbetsprincip

Rotorn stimuleras av två motkopplade VSC-omvandlare med PWM. Denna anordning kallas respektive generator-sidans omvandlare och nät-sidans omvandlare. De dubbla PWM-omvandlarna levererar upphetsningsström till rotorvindningen för att maximera vindenergins fångst och justera statisk reaktiv effektutmatning. När turbinen fungerar vid under-synkron hastighet matas ström in i rotorn och nät-sidan omvandlaren fungerar som en rektifierare, medan rotor-sidan omvandlaren fungerar som en inverterare, vilket ger upphetsningsström till turbinen. När turbinen fungerar vid över-synkron hastighet kan både stator och rotor mata energi till nätet. Om turbinen fungerar i synkron status, fungerar generatören som en synkron motor och omvandlarssystemet ger DC-upphetsning till rotorn.

Nät-sidan omvandlaren och generator-sidan omvandlaren styrs av två styrenheter. Nät-sidan styrenhet används för att hålla DC-bussens spänning stabil och säkerställa högkvalitativ inmatningsströmsform och enhetsfaktor. Generator-sidan styrenhet används för att styra rotorström, moment och upphetsningskomponenter hos en dubbelmatad motor för att justera dess aktiv och reaktiv effektutmatning, samt följa order för aktiv och reaktiv effekt. På så sätt kan den dubbelmatade motorn fungera på den optimala effektkurvan för vindturbinen för att maximera vindkraftens fångst.

Systemkonfiguration

• Kabinettslayout

Rockwills system med dubbelmatad omvandlare är särskilt utformat för vindturbiner med dubbelmatad omvandlare. Det består av ett nätanslutnings-/kontrollkabinet (1200mm*800mm*2200mm, skyddsklass IP54) och ett effektmodulekabinet (1200mm*800mm*2200mm, skyddsklass IP23).

-- Nätanslutnings-/kontrollsystemet är uppdelat i två isolerade kabinter, nämligen kontrollkabinet och nätanslutningskabinet. Kontrollkabinetet består av styrenhet, UPS, lågspänningsbrytare, skyddsenheter och kopplingsterminaler, etc. Nätanslutningskabinetet inkluderar en distributionstransformator, huvudbrytare, nätanslutningskontaktor, nät-sidan kontaktor, huvudfuse och för-laddningsresistor, etc.

-- Effektmodulekabinetet är den huvudsakliga delen för att utföra strömkonvertering. Dessutom finns det tre effektenheter på både nät- och generator-sidan. Varje integrerar IGBT, drivkort, kylfläkt, DC-kondensator, absorptionskapacitet, temperaturmätande resistor, etc. Effektmodulekabinetet innehåller också lagerade busbar, nät-sidan reaktor, broarm-sidan reaktor, generator-sidan reaktor, nät- och generator-sidan filtreringsresistor och kondensator, stora och små fläktar, värmeelement, etc.

• Primär del

Den primära delen av omvandlarssystemet består av effektmoduler, filtreringssystem, temperaturkontrollsystem, för-laddningssystem, LVRT-enhet (Low Voltage Ride Through) och distributionsystem, etc.

-- Effektmodulen består av IGBT och dess driv, skydd, kylaccessoarer. I ett omvandlarssystem inkluderar det sex grupper av effektmoduler, som är anslutna genom lagerade DC-busbar.

-- Filtret system består av nät-sidan LCL-filter och generator-sidan du/dt-filter. Nät-sidan LCL-filtret kan effektivt filtrera högfrekventa harmoniska från omvandlare till nät. Du/dt-filtret, tillsammans med dämpningsreaktor på generator-sidan, kan undertrycka spänningstoppar och snabba transitoriska spänningar i rotorisoleringselement.

-- Temperaturkontrollsystemet justerar temperaturen inuti kabinetet inom normalt område genom värmning och kylning, där värmningen utförs av värmeelement inuti kabinetet och kylningen utförs av fläktkylsystemet.

-- För-laddningssystemet används för att höja DC-spänningen av DC-kondensatorn till viss amplitud innan start av omvandlaren. Därför kan det minska strömimpulsen under omvandlarens start.

-- LVRT-enheten kan skydda kraftsemikonduktorelement på generator-sidan vid driftfel, linjefel eller rotoröverspänning. Genom LVRT-enheten kan omvandlarssystemet leverera ström till nätet även vid nätfel, vilket möjliggör lågspänningstäthet.

-- Kraftdistributionsystemet ger oavbruten strömförsörjning för varje aktiv enhet i omvandlaren.

• Kontroll- och skyddssystem

Kontroll- och skyddssystemet är hjärnan i det dubbelmatade omvandlarssystemet, det påverkar betydligt omvandlarens prestanda. Kontroll- och skyddssystemet utför huvudsakligen följande funktioner:

-- Kontrollfunktioner: nät-sidan kontroll, generator-sidan kontroll och LVRT-kontroll.

-- Skyddsfunktioner: överströmskydd av nät- och generator-sidan omvandlare, undervoltage- och överspänningsskydd av nät- och generator-sidan omvandlare, negativ sekvens överströmskydd av nät- och generator-sidan omvandlare, undervoltage- och överspänningsskydd av DC-buss, övertemperaturskydd av nät- och generator-sidan omvandlare, generator översnabbhetskydd.

Egenskaper

• Snabb responsförmåga och hög kontrollprecision;

• Fullständig felregistreringsfunktion i enlighet med IEEE COMTRADE-format;

• Hög tillförlitlighet och flexibelt integrerat skyddssystem;

• Nätanslutningskontrollstrategi baserad på självjustering av rotorposition som kan realisera "noll" impulsnät-synkronisering;

• Fotoelektronisk encoder, som använder mjukvaruresetläge, kan förbättra precisionen och tillförlitligheten av motorns rotationshastighetsinmatning;

• Högt- och lågspänningstäthetskontrollstrategier används för att garantera omvandlarens felförmåga;

• Harmoniksuppressionskontrollstrategi och dödzonens kompensationsstrategi används för att effektivt säkerställa kvaliteten på ström från omvandlare till nät;

• Kompatibel med olika industriella fältbusskommunikationsgränssnitt, såsom CANopen och Profibus;

• Identiska IGBT-omvandlare modulerna är parallellkopplade, och installation och avlägsnande av varje effektmodule är bekvämt;

• Noggrant designat filtreringssystem och en harmonikreduceringskontrollstrategi säkerställer den överlägsna kvaliteten på ström levererad till nätet;

• Detta produkt kan tåla höga/låga temperaturer och hög fuktighet. Alla kretsbrädor är utrustade med korrosionsskyddande beläggning och alla kabinter har mycket hög skyddsklass.