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近年来，兆瓦级风机市场在以极快的速度增长着。
金风公司在国内率先引导的直驱型风机，是其中很有前途的一种机型，其中主要使用的变流器是SWITCH公司的产品。
在过去的两年里，SWITCH公司制造的全功率变流器和金风公司直驱型风机一同进步，逐渐成熟。
1. 简介近年来，兆瓦级风机市场在以极快的速度增长着。
金风公司在国内率先引导的直驱型风机，是其中很有前途的一种机型，其中主要使用的变流器是SWITCH公司的产品。
在过去的两年里，SWITCH公司制造的全功率变流器和金风公司直驱型风机一同进步，逐渐成熟。
2. 金风直驱型风机的原理及特点2.1. 直驱型风机之原理兆瓦级风机市场上的主流是变浆变速风机，根据结构的不同又可以分为两种：双馈型和直驱型。
双馈型采用双馈发电机，在转子绕组上串入可以四象限运行的变频器，控制定子绕组和电网之间的功率流动。
这种结构对变频器的功率要求只有系统总功率的1/3左右。
图1：双馈型变流装置示意图金风公司的直驱型风力发电机组采用永磁式发电机的形式，将电机定子绕组输出直接连接到全功率的变流器上，由变流器将电机输出变化的电压/电流转换为和接入电网电压和频率相匹配的形式。
图2：直驱型风力发电系统示意图为了降低电机成本，希望变流器具有能够调节电机内磁场的功能，因此全功率四象限变流器就成为了直驱型风机变流器的首选。
2.2. 直驱型风机之优点及和双馈机型的异同和双馈型风力发电机组相比，直驱型机组有如下特点：优点包括：省略了齿轮箱，机械系统大为简化，机械可靠性显著提高。
在发电机和电网之间采用了完全可控的全功率变流器进行功率转换，在电网侧能够自由的实现各种功能，如低电压穿越、动态无功补偿，甚至有限的谐波补偿能力。
在接入网性能方面，直驱型机组具有无以伦比的优势。
由于少了齿轮箱等传动机构，且没有附加的励磁损耗，风机整体效率较双馈机组高，理论值为3%，在吉林、内蒙多个风况相同现场的实际差异则远高于此数值。
由于没有齿轮箱、碳刷等机构，机组需要定期维护的器件数量大大降低，长期维护成本较低。
![金风1[1].5MW风机Switch变流系统培训课件——201003](https://img.taocdn.com/s1/m/2c6e92dece2f0066f5332277.png)
同期装置SWITCHSYNC F236原理及应用甘运良 袁鹏（中国南方电网超高压输电公司广州局，广东省广州市510405）摘 要：介绍了同期装置SWITCHSYNC F236的结构及动作原理，针对应用于交流滤波器开关和换流变开关的不同情况，分别分析了合/分闸时刻的选择原理，并介绍了该装置独有的自适应特性及实际使用效果。
关键词：同期合闸；励磁涌流；自适应 中图分类号：TM7120 引言同期装置SWITCHSYNC F236是ABB 公司新近推出的产品，能够控制开关在最佳时刻进行合/分闸操作，以减少涌流，缩短开关合/分闸瞬间产生的暂态过程。
肇庆换流站在交流滤波器小组开关和换流变开关上使用了F236，下面对该装置的工作原理和实际应用效果进行介绍。
1 F236装置结构及接线同期装置SWITCHSYNC F236基本结构和接线见图1。
F236有1个参考电压输入，从电源测取单相电压作为判断最佳操作时刻的参考量；2个命令输入端子，用于接收来自控制系统的合/分闸命令；3个模拟量回检端子，用于检测合闸之后的电压/电流量，和装置设定进行误差比较后，优化下次的操作时间；6个命令输出端子，分别输出合/分闸命令到开关三相。
F236参考电压合闸命令分闸命令命令输出模拟量回检F236图1 F236装置示意图 Fig.1 device diagram of F2362 F236的原理和应用图2 F236控制原理图Fig.2 control diagram of F236同期装置SWITCHSYNC F236能广泛适用于电容器组、并联电抗器、变压器的合/分闸操作，下面以肇庆换流站为例，介绍F236的工程应用。
2.1在交流滤波器组上的应用合闸涌流过大将会对滤波器设备造成严重冲击，并容易造成电容器熔丝群爆等损坏。
肇庆换流站的交流滤波器小组开关使用了F236装置，控制开关在合适的时刻进行合闸，减少涌流和暂态电压。
图2中波形为开关电源测的参考电压。
rf switch连接器工作原理
RF（射频）开关连接器是一种用于射频信号传输的连接器，它
具有特定的工作原理和功能。
在无线通信系统、雷达系统、卫星通
信和其他射频应用中，RF开关连接器起着至关重要的作用。
RF开关连接器的工作原理是基于其内部的机械和电气设计。
它
通常由内部的金属接点和绝缘材料组成。
当连接器处于关闭状态时，金属接点会连接在一起，从而形成一条完整的射频信号路径。
而当
连接器处于打开状态时，金属接点会分离，从而切断射频信号路径。
RF开关连接器的工作原理还涉及到电气信号的控制。
通常，RF
开关连接器可以通过电压信号来控制其开关状态。
当施加电压时，
连接器会切换到闭合状态，从而允许射频信号通过。
而当电压信号
消失时，连接器会切换到断开状态，从而阻断射频信号的传输。
此外，RF开关连接器还需要考虑到其在射频系统中的匹配和损耗。
良好的连接器设计需要保证在闭合状态下尽可能地减小信号损耗，并在断开状态下提供良好的匹配和隔离。
总之，RF开关连接器的工作原理是基于其内部的机械和电气设
计，通过控制金属接点的连接和分离来实现射频信号的开关。
在射频系统中，正确选择和使用RF开关连接器对于确保信号传输的稳定性和可靠性至关重要。
TinySwitch II系列第二代微型单片开关电源的原理TinySwitch II系列是美国PI（PowerIntegrations）公司继TinySwitch之后，于2001年3月新推出的第二代增强型隔离式微型单片开关电源集成电路。
该系列产品包括TNY264P／G、TNY266P／G～TNY268P／G，共8种型号。
它特别适合制作高效率、低成本、微型化的小功率开关电源，例如手机电池充电器、PC机待机电源、彩色电视机待机电源、交流电源适配器、电机控制器以及ISDN或DSL网络终端，是体积大、效率低的线性稳压电源理想的替代品。
1TinySwitch II系列的产品分类及性能特点1.1产品分类产品分类见表1表1TinySwitch II系列产品的分类及最大连续输出功率POM固定交流输入电压（230V±15％）宽范围交流输入电压（85V～265V）产品型号密封式电源模块敞开式电源密封式电源模块敞开式电源TNY264PTNY264G 5.5 9 4 6TNY266PTNY266G 10 15 6 9.5TNY267PTNY267G 13 16 8 12TNY268PTNY268G 16 23 10 151.2性能特点与第一代产品TinySwitch（TNY253～TNY255）相比，它除了保留结构简单、使用方便等优点之外，还具有以下显著特点：（1）在增加输出功率的同时，降低了芯片的功耗，使电源效率得到进一步提高。
当交流输入电压达到最大值265V，空载时芯片的功耗一般低于50mW。
TinySwitch系列产品的最大输出功率为10W（TNY255P／G型），TinySwitch II系列产品则提高到23W（TNY268P／G型）。
开关频率也从44kHz提高到132kHz ，这不仅能提高电源转换效率，还允许使用低价格、小尺寸的EE13或EF12.6型磁芯，减小高频变压器的体积。
（2）增加了自动重启动计数器、极限电流状态机和输入欠压检测电路。
Switch变流器控制原理图
金风公司
作者：
2007年6月16日
目录
一．介绍 (3)
二．系统主拓扑 (3)
三．控制框图 (4)
四．网侧控制原理框图 (4)
五．发电机侧控制原理框图 (6)
六．总结 (7)
一．介绍
Switch 变流器采用了主动整流的方式来控制发电机以及和电网并网。
其控制方式为分布式控制，这种方式和它的主电路拓扑结构相对应。
即网侧和发电机侧各有独立的控制器，以一个控制器为主要控制器，通过控制器之间的联系进行相互信息交换和控制。
二．系统主拓扑
图一Switch变流器系统主拓扑结构
图中可以看到，网侧功率模块为1U1，而发电机侧有两个功率模块：2U1 和3U1。
这是和发电机两套绕组相的结构相对应的。
图中的4U1 和5U1 为用于制动的功率模块。
采用两个功率模块的原因是单个模块的电流容量有限。
在最新的系统中，这两个模块已经被一个大容量模块所代替。
这里，网侧变流器的作用是将发电机发出的能量转换为电网能够接受的形式并传送到电网上。
而发电机侧功率模块则是将发电机发出的电能转换为直流有功传送到直流母线上。
制动功率模块则是在当某种原因使得直流母线上的能量无法正常向电网传递时将多余的能量在电阻上通过发热消耗掉，以避免直流母线电压过高造成器件的损坏。
三．控制框图
图二控制框图
Switch变流柜中采用的功率模块都是V ACON公司生产的通用变频器。
这里所说的控制器也是V ACON公司为变频器所配的控制器。
这些控制器和功率模块一一对应，相互之间通过光纤/CAN总线互连。
从硬件上看，这些控制器的基本配置一致，从控制角度看，1U1 的控制器是变流器主要的控制核心，通过它变流器完成和WTC之间的信息和命令交互，同时完成对其他控制器的操作。
可以看到，1U1 和2U1 及3U1之间通过光纤和CAN总线连接，而4U1/5U1 之间及与其他控制器的连接通过CAN 总线实现，这是因为1U1/2U1/3U1之间需要高速通讯以满足系统正常运行所需，而制动功率模块的相应时间可以慢一些。
四．网侧控制原理框图
网侧功率单元的作用是将直流母线上的直流有功功率转换为50Hz交流有功功率传送到电网上。
其控制对象为直流母线电压。
其控制原理框图为：
图三 网侧功率模块控制原理框图
从图中可以看到，网侧功率模块控制对象有电网电压和直流母线电压。
这两个控制对象本质上分别代表网侧无功功率和有功功率。
一般来说，当网侧电压上升时，需要网侧模块提供感性无功；而当网侧电压下降时则需要提供容性无功。
其中电网电压为可选项，实际系统中并没有这个功能，而以WTC 给出的无功功率指令代替。
根据这个无功指令，考虑到电网电压波动有限，则可以直接得到这个无功对应的无功电流，如下式所示：
s dref U Q I (1)
式中I dref 为无功电流，Q 为无功给定，U s 为电网电压。
根据电网电压也可以产生无功输出给定，但在目前的系统中并没有实现这一功能。
有功功率是由发电机提供的，当发电机发出的有功功率通过发电机侧功率模块转化为直流有功输送到直流母线上。
而网侧功率模块则将直流母线上的有功转换为交流有功输送到电网上。
当直流母线上输入有功功率增加到大于通过网侧模块输送到电网上的有功时，将导致直流母线电压上升；而当直流输入有功功率下降到小于输送到电网的有功时，直流母线电压会下降。
也就是说，直流母线电压的变化直接反应了发电机发出的功率的变化。
网侧功率模块通过监测直流母线电压的波动，就可以得到
输出有功电流的大小。
从图中可以看到：将直流母线电压和参考给定值比较得到差值，经过PI 调节器得到有功电流给定I qref 。
在这个系统中，对网侧三相电流进行了检测。
通过3/2变换，将三相电流转换到静止坐标系下，转换公式为：
⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡---=⎥⎦⎤⎢⎣⎡C B A 232303131132βα (2)
根据检测得到的电网电压相角θ，通过静止/旋转坐标系变换得到同步旋转坐标系下的电流i d /i q ，如下式：
⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡βαθθθθcos sin sin cos q d （3）
经过（2）/（3）两式计算得到有功/无功电流分量，由于和有功/无功电流的参考给定构成闭环控制。
有功电流的参考给定和反馈之间的差值经过PI 调节器，得到电压调制比的给定值。
通过调整电压调制比的大小，可以控制向电网输送有功的大小。
具体公式这里无法给出。
无功电流的参考给定与反馈之间的差值经过PID 调节器，其输出为网侧功率模块输出电压的频率。
通过调节输出电压频率，可以调节输出电压和电网电压之间的相位角，从而对输出无功功率进行调整。
根据调节器输出的频率给定和电压调制比，可以产生IGBT 驱动脉冲，同时给出静止/旋转坐标系变换所需的电网电压相角θ。
五． 发电机侧控制原理框图
图四 发电机侧功率模块控制原理框图
图中可以看到这里只给出了一套绕组对应的功率模块的控制框图。
这是由于两套绕组在控制原理
上是一致的，只是在控制的相位上有一定偏差，所以这里只需要给出一套绕组对应的功率模块控制框图。
另外，图中光电码盘在实际系统中是不存在的，实际上采用的是无速度矢量控制原理。
通过这一控制方式，可以得到转子转速，从而得到转子磁场位置角θr。
通过V ACON公司的核心算法，可以从电机电枢电流及电机参数推导得到转子磁场的旋转速度。
从框图上可以看到这里采用的是直接转子磁场定向控制。
首先根据检测得到的转子磁场的旋转速度，积分得到转子磁场位置角θr。
根据这个位置角θr，对检测得到的发电机定子电流进行三相静止坐标系到两相同步旋转坐标系的变换(公式(2)(3)结合即可得到这个变换)，得到转矩电流分量i q和励磁电流分量i d。
这两个量作为电流闭环控制的反馈量。
转矩电流的参考给定有两个来源：
1。
由转速参考给定与检测得到的转子速度进行比较，然后经过PI调节器得到转矩电流给定。
2。
根据转矩给定直接得到转矩电流给定。
励磁电流的参考给定则比较复杂。
首先根据直流母线电压推算出对应的定子最大端电压，将这个电压和前馈电压值(资料不全，无法分析其来源)比较，将其中较小者作为机端电压最大值。
再将这个结果和电压给定进行比较，再经过磁场控制器得到励磁电流给定。
注意，这里虽然用PI调节器的符号表示磁场控制器，但实际上与一般的PI调节器是有一定区别的。
这里暂不作深入讨论。
在得到励磁电流/转矩电流的给定和反馈之后，通过电流调节器可以得到转矩电压/励磁电压的参考给定值U dref/U qref。
再根据转子磁场位置角θr，对这两个给定进行两相同步旋转坐标系到三相静止坐标系的变换，得到发电机机端三相电压的给定。
根据这三相给定，PWM模块给出功率器件的驱动脉冲。
六．总结
在前面几节中，笔者依据已有知识及个人经验对SWITCH提供的框图进行了读图。
根据框图，可以看到其网侧控制和发电机侧控制是分离的。
网侧控制为DQ控制，而发电机侧控制为直接转子磁场定向控制。
这些控制方法都已在工业上得到广泛使用。
虽然框图中的一些细节值得商榷，但这里不对这些内容进行深入讨论。
限于笔者能力，分析可能有不足和失误，请大家指正。
