GE1.5S型風(fēng)電機變頻器介紹

1、第1頁神華國華能源投資有限公司錫林郭勒分公司題題 目：目：GE1.5SGE1.5S型風(fēng)電機變頻器介紹型風(fēng)電機變頻器介紹 主講人：張桑鵬主講人：張桑鵬1 1、變頻器的作用、變頻器的作用 電機的旋轉(zhuǎn)速度取決于電機的極數(shù)和頻率。由電機的工作原理決定電機的極數(shù)是固定不變的。由于該極數(shù)值不是一個連續(xù)的數(shù)值，所以一般不適和通過改變該值來調(diào)整電機的速度。而頻率能夠在電機的外面經(jīng)過變頻器調(diào)節(jié)后再供給電機，這樣電機的旋轉(zhuǎn)速度就可以被自由的控制。 變頻器可以提高電網(wǎng)功率因數(shù)。無功功率增加了線路的損耗和設(shè)備的發(fā)熱，從而會導(dǎo)致大量的電能消耗在線路當中，設(shè)備使用率下降。變頻設(shè)備使用后，不但減少了電網(wǎng)線路上的損耗，同時可

2、以提高電網(wǎng)的功率因數(shù)。 GE1.5S型風(fēng)電機采用雙饋異步發(fā)電機，極對數(shù)為2，因此其額定轉(zhuǎn)速為1500rpm（n=60f/p），當發(fā)電機轉(zhuǎn)速低于額定轉(zhuǎn)速時，定子產(chǎn)生的電頻率小于50Hz，為補償減少的這部分頻率，轉(zhuǎn)子將通過變頻器從電網(wǎng)取電，以加速磁場變化，從而保證發(fā)出的電恒頻50HZ；當轉(zhuǎn)速超過1500rpm時，定子產(chǎn)生的頻率大于50Hz，為使頻率頻率保持在50Hz，將有一部分電能通過轉(zhuǎn)子和變頻器送入電網(wǎng)。在整個過程中，定子一直處于發(fā)電狀態(tài)。2 2、變頻器的結(jié)構(gòu)、變頻器的結(jié)構(gòu)GE可變速的風(fēng)電機采用四象限IGBT變頻器。變頻器主要由以下元件組成：1、電網(wǎng)側(cè)變頻器；2、直流電中間電路；3、發(fā)電機側(cè)變頻

3、器；4、IGBT（絕緣雙極晶閘管）模塊及控制電子元件。 這意味著四象限變頻器實際上包括兩個變頻器。這個結(jié)構(gòu)使得能量從兩個方向流動。能量既可以供給電網(wǎng)，也可以從電網(wǎng)提取，變頻器最重要的是電子開關(guān)，這就是快速作用的半導(dǎo)體組件既所謂的IGBT。 IGBT是絕緣柵雙級晶體管的簡寫。IGBT是一個半導(dǎo)體組件正廣泛使用的功率電子元件，因為它們結(jié)合了二級管（良好的傳輸性能）和場效應(yīng)晶體管。IGBT可通過高電流，阻塞高電壓。IGBT僅受ON和OFF兩個指令控制，通過復(fù)雜的控制電子元件完成指令的操作。IGBT模塊作用和優(yōu)點：截斷過電壓，允許大電流通過，控制狀態(tài)只有開和關(guān)兩種狀態(tài)。 GE1.5S風(fēng)電機的變頻器，主

4、要由電網(wǎng)側(cè)變頻器、發(fā)電機轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器組成，電網(wǎng)側(cè)變頻器通過IGBT模塊的整流，將輸入的三相交流電整流為所需的直流電，為轉(zhuǎn)子側(cè)逆變器供電。轉(zhuǎn)子側(cè)變流器包含IGBT 的逆變器模塊，將直流電逆變?yōu)楫a(chǎn)生轉(zhuǎn)子磁場所需頻率和幅值的三相交流電，向轉(zhuǎn)子繞組供電。轉(zhuǎn)子側(cè)變流器控制對象為轉(zhuǎn)矩和無功功率，通過對轉(zhuǎn)矩的控制實現(xiàn)對發(fā)電機有功功率的控制，同時發(fā)電機超同步運行時，轉(zhuǎn)子也可以發(fā)電。3 3、變頻系統(tǒng)組成：、變頻系統(tǒng)組成： 主要由三個柜子組成，習(xí)慣上稱作為：變頻柜、濾波柜、冷卻柜組成。變頻柜冷卻柜濾波柜4 4、變頻柜內(nèi)的控制板、變頻柜內(nèi)的控制板 從圖可以看出變頻器回路主要包括：線路變頻器IGBT、轉(zhuǎn)子變頻器IGB

5、T、直流充電電容，控制板包括“MACC”、“AEPS”、“AEAA”、“AEBI-1”、“AEBI-2”板?！癕ACC”為變頻控制單元的“CPU”，負責(zé)發(fā)出指令，“AEPS”為電源板為其它控制板供電，“AEAA”為信號輸入輸出板，負責(zé)采集反饋信號及輸出控制信號等，“AEBI-1”控制線路側(cè)IGBT，“AEBI-2”控制轉(zhuǎn)子側(cè)IGBT。AEBI-1AEAAMACCAEBI-2AEPS接觸器和接線端子電容器組線路側(cè)單向IGBT轉(zhuǎn)子側(cè)雙向IGBT電容器組散熱風(fēng)扇溫控器5 5、變頻濾波柜、變頻濾波柜 變頻濾波柜主要包括兩個電抗器（線路側(cè)一個、轉(zhuǎn)子側(cè)一個）、dv/dt濾波器、MA接觸器、直流充電單元、C

6、ROWBAR等。結(jié)構(gòu)圖如下： 電抗器和濾波器確保通過電網(wǎng)側(cè)的變頻器供給電網(wǎng)電壓和電流達到要求的質(zhì)量，減少諧波。dv/dt濾波器是一個感性、容性和電阻元件的結(jié)合體，用于降低電壓升高速度，過快的電壓升高速度，在發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組上會產(chǎn)生不允許的過電壓，會使絕緣損壞。 MA接觸器轉(zhuǎn)子側(cè)電抗器線路側(cè)電抗器濾波電容Crowbar 電感直流充電裝置線路連接及保險6 6、變頻冷卻柜介紹、變頻冷卻柜介紹 因變頻柜內(nèi)有大量電子元件，當運行時會產(chǎn)生熱量，而變頻柜內(nèi)電子元件又要防塵，密閉性要好，因此設(shè)計此柜專門為變頻柜散熱，此柜內(nèi)有兩套散熱系統(tǒng)，一套是風(fēng)冷，一套是水冷。風(fēng)冷系統(tǒng)是通過此柜內(nèi)側(cè)面小風(fēng)扇將變頻柜內(nèi)熱量帶至此

7、柜，再通過大風(fēng)扇將熱量帶出此柜來實現(xiàn)冷卻。水冷系統(tǒng)是冷卻液在冷卻液箱內(nèi)經(jīng)過熱交換器送至變頻器冷卻液循環(huán)泵，循環(huán)泵再將冷卻液輸送至變頻柜IGBT下面的散熱裝置，經(jīng)過IGBT下面的散熱裝置后再送至散熱器散熱，通過冷卻液循環(huán)來把熱量帶出。熱交換器散熱風(fēng)扇冷卻液箱冷卻循環(huán)泵風(fēng)冷裝置 鼠籠式異步發(fā)電機由定子勵磁建立磁場時，需要消耗無功功率一般型風(fēng)力發(fā)電機組在控制柜內(nèi)加裝并聯(lián)電容,減少從電網(wǎng)吸收的無功功率，改善風(fēng)力發(fā)電機出口的功率因數(shù)。 MFR13測量電壓和頻率并將它們與限定值進行比較，如果超過或遠低于限定值，接觸器將觸發(fā)一個信息給PLC，然后PLC將發(fā)電機與電網(wǎng)斷開，風(fēng)機停機。更重要的是，它可以從輸入量

8、中計算有功和無功。 同步開關(guān):用于將發(fā)電機定子連接到電網(wǎng),同時在發(fā)電機過負荷和短路情況下起安全保護作用。同步開關(guān)受變頻器控制。 發(fā)電機轉(zhuǎn)速編碼器:發(fā)電機轉(zhuǎn)速編碼器安裝在滑環(huán)末端的蓋子上，用于監(jiān)視速度并向控制裝置及整個風(fēng)機提供速度信息，具體過程為：把轉(zhuǎn)速信號發(fā)給PLC，同時將相位角信號發(fā)給變頻器進行比較，只有滿足要求才能并網(wǎng)。7 7、變頻器運行原則：、變頻器運行原則： 從電網(wǎng)取電時，網(wǎng)側(cè)變頻器將電網(wǎng)交流電變成脈沖直流電，并存儲到電容中，發(fā)電機側(cè)變頻器將來自電容的直流電變成交流電送到轉(zhuǎn)子。過同步狀態(tài)與以上過程相反。 運行模式有三種情況：低同步狀態(tài)：10801499rpm同步狀態(tài)：1500rpm過同

9、步狀態(tài)：15011800rpm 不同類型風(fēng)電機有不同的共振頻率區(qū)，GE1.5S風(fēng)電機共振頻率區(qū)在14501670rpm。在共振頻率持續(xù)時間過長,風(fēng)電機就有被刮斷的危險，所以在設(shè)置風(fēng)電機數(shù)據(jù)時，將設(shè)定為達到1450rpm時，發(fā)電機轉(zhuǎn)速下降，然后迅速上升到1670rpm，越過了共振頻率區(qū)。8 8、變頻器的優(yōu)點、變頻器的優(yōu)點功率只需設(shè)計到過去風(fēng)電機全變頻功率的30%即可滿足要求。更適合于變槳調(diào)節(jié)。具有減震功能。對機械元件的影響更小。系統(tǒng)總效率更高。9、變頻柜原理圖、變頻柜原理圖電容充電回路轉(zhuǎn)子電流流通回路電網(wǎng)側(cè)發(fā)電機側(cè) 從上圖中我們可以看出此圖包括兩條回路，一條是電容充電回路，另一條是轉(zhuǎn)子電流流通回

10、路。電容充電回路：從變頻濾波柜MA接觸器上口取三相690V電壓后，經(jīng)過整流回路整流，送至變頻柜內(nèi)電容組兩端，給電容充電，同時從電容組兩端引出直流電源給“AEPS”板供電，再經(jīng)過“AEPS”板變壓后給變頻柜內(nèi)其它控制板供電。轉(zhuǎn)子電流流通回路：線路側(cè)電能經(jīng)過MA接觸器，再經(jīng)過dv/dt濾波器及線路側(cè)電抗器送至線路側(cè)IGBT，流過線路側(cè)IGBT后經(jīng)過電容組送至轉(zhuǎn)子側(cè)IGBT，再經(jīng)過轉(zhuǎn)子側(cè)電抗器及CROWBAR送至發(fā)電機轉(zhuǎn)子。GE可變速的風(fēng)電機采用四象限IGBT變頻器，這個結(jié)構(gòu)使得能量可以從兩個方向流動。能量既可以供給電網(wǎng)，也可以從電網(wǎng)提取。1010、常見、常見141141故障的檢修方法：故障的檢修方

11、法：風(fēng)電機出現(xiàn)141告警不能通過自身復(fù)位掉，該故障是GE風(fēng)電機組較難處理的故障，其涉及范圍比較廣，通常在處理時無從下手。以下是141故障現(xiàn)象及對應(yīng)故障的常見處理方法。 1、啟動風(fēng)電機后發(fā)電機剛有100-400轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速時風(fēng)電機出現(xiàn)141告警，這種故障的一般原因是發(fā)電機的編碼器故障而導(dǎo)致，可以通過緊固編碼器接線或者更換編碼器排除故障。2、當發(fā)電機轉(zhuǎn)速在MA接觸器吸合而crowbar沒有吸合時出現(xiàn)141告警，導(dǎo)致這種類型告警的原因有以下幾種情況如：AEAA電路板損壞；MACC電路板損壞；轉(zhuǎn)子側(cè)AEBI電路板損壞；轉(zhuǎn)子側(cè)IGBT損壞；轉(zhuǎn)子側(cè)電抗器損壞（轉(zhuǎn)子側(cè)電抗器損壞有可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)子側(cè)IGBT發(fā)生爆炸）

12、；crowbar損壞（crowbar觸點不分離的原因可能由于風(fēng)電機長期運行使crowbar的動觸點和靜觸頭拉弧而粘合在一起，這種情況用一字螺絲刀捅開三個觸頭就可以）。提供給Crowbar接觸器線圈的電源是不正常(來自AEAA板卡的K4-COM端和P17插頭)，如果不正常斷定接線沒問題，通過更換AEAA板、MACC板或者Crowbar接觸器排除故障。電路圖如下圖： 元器件接線松動（可以先檢查X4.1端子排的21端子是否有230V交流電，如果沒有排查整個回路）。具體電源回路是通過37端子使K2繼電器線圈帶電，K2觸電吸合，電源通過K2觸電與37觸電同時給儲能電機供電，使儲能電機動作，給主開關(guān)儲能，

13、儲能完畢后X13端子排的3、4端子導(dǎo)通，K1繼電器線圈帶電，將儲能回路斷開。電路圖如下所示： 3、故障現(xiàn)象：Crowbar吸合正常，但同步開關(guān)不動作，不能正常并網(wǎng)，即使并了網(wǎng)馬上又會出現(xiàn)此故障，但能復(fù)位。 斷電（7Q3、4Q4）并拉開35KV跌落熔斷器，調(diào)節(jié)微開關(guān)的間隙（正常為1.3mm）。微開關(guān)是同步開關(guān)的重要組成部分，因同步開關(guān)的每次分、合微開關(guān)都需要做出相應(yīng)的通斷.按下述要求判斷微開關(guān)是否損壞：按下述要求判斷微開關(guān)是否損壞：當同步開關(guān)在儲能狀態(tài)，用尖嘴鉗將跳閘線圈拔出，此時測量X13端子排都導(dǎo)通。當同步開關(guān)在不儲能狀態(tài)，用尖嘴鉗將跳閘線圈拔出，此時測量X13端子排都不導(dǎo)通。當同步開關(guān)在儲

14、能狀態(tài)， 跳閘線圈不拔出，此時測量X13端子排的3與4導(dǎo)通，5與6、7與8不通。這種類型故障的原因也有以下幾方面：同步開關(guān)本體損壞；當同步開關(guān)并網(wǎng)時發(fā)出第一次響聲（同步開關(guān)并網(wǎng)會聽見兩次響聲）或并網(wǎng)以后在脫網(wǎng)時出現(xiàn) 141告警，這種情況一般是同步開關(guān)的微開關(guān)間隙不符合要求（微開關(guān)間隙為1.3mm）；同步開關(guān)的儲能電機損壞導(dǎo)致同步開關(guān)不儲能從而使同步開關(guān)不能吸合；同步開關(guān)的控制盒損壞；同步開關(guān)儲能電機儲能不到位或損壞而不能儲能；合閘線圈燒壞；檢查同步開關(guān)側(cè)面三個接線插頭是否插緊，以及給儲能電機提供230V交流電壓是否正常。 跳閘線圈 微動開關(guān) X13端子排控制回路插頭 4、當發(fā)電機并網(wǎng)之后，功率

15、不斷增加時出現(xiàn)141故障，有以下幾點原因：集電環(huán)軌道與主碳刷接觸不良，通過打磨集電環(huán)軌道或者更換集電環(huán)排除故障。發(fā)電機引出線斷裂，可以打開觀察孔進行初步斷定，再進行發(fā)電機直阻測試確定發(fā)電機引出線好壞，如果引出線斷裂重新接線排除故障。發(fā)電機的轉(zhuǎn)速傳感器損壞或傳感器間隙不符合運行要求（運行要求為3mm） 。 5、MA接觸器不動作原因有兩點：1.MA接觸器自身由于動作次 數(shù)過多導(dǎo)致機械卡死。2.提供給MA接觸器的電源不正常(來自AEAA板卡的K1-COM端和P11插頭)，如果不正常斷定接線沒問題，通過更換AEAA板、MACC板或者AEBI板排除故障。電路圖如下圖： 6、當發(fā)電機轉(zhuǎn)速達到1100Rpm

16、左右時風(fēng)機報出故障【EM112】Feedback signal from CCU,濾波柜的MA接觸器和CrowBar無任何動作?？赡艹霈F(xiàn)的故障點為AEPS本身損壞或AEPS供電單元上的幾個小保險有可能燒損。 7、出現(xiàn)112告警一般也有可能是因為風(fēng)電機在運行中產(chǎn)生的熱量不能有效的通過冷卻系統(tǒng)散發(fā)，致使風(fēng)電機變頻系統(tǒng)溫度過高而導(dǎo)致風(fēng)電機停機。112告警80%以上的原因都是因為冷卻風(fēng)扇電機或冷卻循環(huán)泵電機損壞造成，冷卻風(fēng)扇電機損壞的情況會更多一些。112故障現(xiàn)象： 1、風(fēng)電機并網(wǎng)時冷卻風(fēng)扇電機不能正常工作 2、冷卻循環(huán)泵電機不打壓 3、故障告警沒有明顯現(xiàn)象故障原因： 1、出現(xiàn)風(fēng)電機并網(wǎng)時冷卻風(fēng)扇電機

17、不能正常工作的原因：冷卻風(fēng)扇電機損壞;冷卻風(fēng)扇電機的電容損壞；冷卻風(fēng)扇電機扇葉損壞；冷卻風(fēng)扇電機沒有電源輸入；如果不是以上原因，而且電機電源正常，可以檢查AEAA板卡的K8線圈有沒有閉合，（測量變頻柜端子排的16端子和8端子電壓）電路圖如下所示，如果沒有閉合可以更換AEAA板卡排除故障。 2、出現(xiàn)冷卻循環(huán)泵不打壓的原因：風(fēng)電機組在正常狀態(tài)下冷卻液循環(huán)泵應(yīng)該一直處于運行狀態(tài)，當冷卻液循環(huán)泵無壓力或者不工作，首先排除是不是由于沒有冷卻液導(dǎo)致循環(huán)泵不工作，如果不是由于冷卻液缺少引起的故障，此類故障的一般原因有：冷卻液循環(huán)泵損壞，通過更換冷卻液循環(huán)泵排除故障。變頻柜溫度不夠?qū)е拢捎诙鞙囟容^低打開變

18、頻柜柜門時間長會導(dǎo)致柜內(nèi)溫度急劇下降，當啟動風(fēng)電機時發(fā)現(xiàn)板卡沒電，如遇到該情況可以用熱風(fēng)槍給變頻柜加熱，或者調(diào)低紅色溫控器溫度排除故障。冷卻循環(huán)泵電機損壞；冷卻液容量不夠；冷卻循環(huán)電機密封圈損壞造成大量冷卻液泄露；控制冷卻循環(huán)泵電機打壓的繼電器損壞；冷卻循環(huán)泵電機有無電源輸入。 3、一些不常見的原因如：冷卻系統(tǒng)發(fā)生堵塞使冷卻液不能流通冷卻系統(tǒng)；IGBT損壞；冷卻液散熱片損壞。如果不是冷卻液循環(huán)泵的原因，而且冷卻液循環(huán)泵電源正常，可以檢查AEAA板卡的K7線圈有沒有閉合，（測量變頻柜端子排的15端子和13端子電壓），電路圖如下圖所示，如果沒有閉合可以更換AEAA板卡排除故障。還有可能出現(xiàn)的故障點：還有可能出現(xiàn)的故障點： 當風(fēng)機報出故障【EM105】Rotor CCU fault voltage 時可能出現(xiàn)的故障點為AEAA本身出現(xiàn)問題或監(jiān)測電壓的1X7.2端子出現(xiàn)問題。當風(fēng)機報出故障【EM106】Generator CCU fault current 時可能出現(xiàn)的故障點為機側(cè)AEBI損壞（與線路AEBI板調(diào)換，可以判斷出板卡的好壞）或轉(zhuǎn)子側(cè)雙向IGBT可能被擊穿，需測量內(nèi)阻。 當風(fēng)機報出故障【EM114】Line CCU fault current 時可能出現(xiàn)的故障點為網(wǎng)側(cè)AEBI損壞（與機側(cè)AEBI板調(diào)