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全功率变流器（金风直驱1500全功率变流器）金风1500风力发电机组拥有SWICTH、VERTECO、FREQCON三种变流器，其中VERTECO变流器在金风1500装机中占有比重最大。
FREQCON变流器在2008年国产化项目组在原有设计（德国Vensys公司）的基础上，进行了重新设计、选型改造等技术工作。
SWITCH变流器主电路原理图VERTECO变流器主电路原理图以上是SWITCH变流器和VERTECO变流器原理图，可以看出两种变流器原理和控制方式（SVPWM空间矢量控制）基本相同，整个电路可分为两个部分：整流和逆变。
通过整流将发电机发出的不稳定的交流电（电机转速0～17.3rpm，电机电压0～690Vac,电压频率0～12.7Hz）变换成相对稳定的直流电；再通过逆变单元，把直流电逆变成与电网电压、频率、相位相匹配的交流电送入电网。
U1为网侧逆变功率模块，2U1和3U1为发电机侧整流功率模块，4U1为DC CHOPPER制动功率模块，3H1是预充电整流模块，电抗器2L1、电容器2C1（如果在处理故障中将机侧电容器断开，由于转速不稳定，定子发电波纹就不稳定，会产生很多电压尖峰，会烧毁功率单元，使母线电压偏高，所以不建议断开，可以选择性的断开几组）和发电机定子绕组（呈感性）组成LCL滤波器，滤波效果更好，电抗器1L1（网侧滤波电抗器比机侧滤波电抗器容量大）、电容器1C1变压器漏感构成LCL滤波，有效地滤除高次谐波，降低变流器对电网的高次谐波污染。
风机并网前3K11吸合，通过整流模块3H1整流后对直流母线进行充电，防止风机并网时对母线和功率单元有电流冲击，损坏元器件，发电机定子两路绕组出来连接两组整流模块2U1、3U1，采用双绕组发电机选用两组整流器（采用主动整流方式，整流部分采用可控的IGBT整流），相对来说减少单个功率单元和其他元件的容量，虽然双PWM背靠背方案全控器件数量较多，控制电路复杂，成本较高，但具有较高的效率，电流通过PWM控制逆变器1U1以后其实是脉宽波，再经过1L1、1C1滤波以后电流为正弦波，送入电网。
全功率风力发电机组用变流器
全功率风机变流器是全功率风力发电机组的重要组成部分，通过与系统的协调工作，实现风电
机组输出功率的变换和并网。
其主要优点如下：
·通过全功率风机变流器的控制作用，将不断变化的风能转化为频率、电压恒定的交流电馈入电
网，保证风力发电机组稳定可靠地并网运行；
·通过对发电机输出转矩的控制，实现最大功率输出；
·与电机直接并网的风力发电系统相比，全功率风机变流器实现了发电机组与电网间的隔离，转速与电网频率之间的耦合问题得以解决，避免了因电网波动对发电机组稳定运行所带来的不利影
响。
［型号说明］
示例型号为WG2000KFP的2兆瓦全功率风力发电机组用变流器
［性能特点］
·采用大功率IPM模块；
·四象限运行技术；
·采用光纤隔离技术；
·双DSP控制；
·采用矢量变换控制技术；
·具备CAN总线接口；
·具备各种保护功能；
·适配发电机组功率等级850KW、1.5KW、2KW。
全功率变流器风电机组的工作原理及控制策略CATALOGUE 目录•全功率变流器风电机组概述•全功率变流器风电机组的工作原理•全功率变流器风电机组的控制策略•全功率变流器风电机组的性能评估与优化•全功率变流器风电机组的发展趋势与挑战CHAPTER全功率变流器风电机组概述风能发电简介风能是一种清洁、可再生的能源，具有广泛的应用前景。
风力发电技术经过多年的发展，已经逐渐成熟并被广泛应用于电力领域。
风能发电的基本原理是利用风能驱动风力发电机转动，进而驱动发电机产生电能。
全功率变流器是风电机组中重要的组成部分，主要作用是将风力发电机产生的电能进行变换和调节，以满足电网的需求。
全功率变流器具有高效率、高可靠性、高灵活性等特点，能够有效提升风电机组的整体性能。
全功率变流器的作用风电机组与电网的交互风电机组需要与电网进行良好的配合，以保证电能的质量和稳定性。
风电机组需要适应电网的运行要求，如电压、频率、相位等参数，以保证风电场的稳定运行。
风电机组与电网的交互是实现风能发电的重要环节之一。
CHAPTER全功率变流器风电机组的工作原理风轮齿轮箱将风轮的转速提升，并将其传递给发电机。
齿轮箱通常位于风轮和发电机之间。
齿轮箱发电机01020303开关全功率变流器的电力电子器件01整流器02逆变器最大风能追踪电力控制全功率变流器的控制原理CHAPTER全功率变流器风电机组的控制策略最大风能追踪控制变速恒频控制1直交轴电流控制23直交轴电流控制是一种用于抑制风电机组运行过程中产生的谐波电流的控制策略。
该控制策略通过实时监测发电机电流，将其中谐波电流分量消除或减弱，以减小谐波对电网的污染。
直交轴电流控制通常采用PWM整流器来实现，通过控制PWM的占空比和相位，实现谐波电流的抑制和功率因数的优化。
矢量控制策略CHAPTER全功率变流器风电机组的性能评估与优化性能评估方法发电效率评估01电网稳定性评估02抗干扰能力评估03控制策略优化最大风能追踪控制滑模变结构控制电力电子器件的优化与保护电力电子器件的选型与配置全功率变流器风电机组需要选择适当的电力电子器件，如IGBT、IGCT等，并配置相应的保护电路，以确保其在高电压、大电流等极端环境下能够安全、可靠地运行。
全功率变流器风电机组的工作原理及控制策略全功率变流器是一种将风力发电机产生的交流电能转换为电网所需的直流电能的电子装置。
它的主要功能是实现风电机组的功率调节、保护以及与电网的连接。
全功率变流器由三个主要的模块组成：整流器、逆变器和控制单元。
整流器模块将风电机组产生的交流电能转换为直流电能，通过控制交流电能的整流部件（如晶闸管或IGBT）的导通角度，可以实现对输出直流电压的控制。
整流器的输出直流电压通过一个滤波电容进行平滑，以减小输出的脉动。
逆变器模块将整流器输出的直流电能转换回交流电能，通过控制逆变部件（如IGBT）的开关状态和频率，可以实现对输出交流电压和频率的控制。
逆变器的输出交流电能经过一个输出滤波器进行滤波，以去除输出的高次谐波。
控制单元对整个全功率变流器进行监测和控制。
它通过读取风电机组和电网的各种参数，如转速、电压、电流等，来实现对整流器和逆变器的控制。
控制单元采用先进的控制算法，如PID控制算法，来实现对全功率变流器的稳定运行和动态响应。
调频控制方式是通过控制风电机组的转速来实现对输出功率的控制。
该控制方式根据电网的需要，调节风电机组的转速，以使输出功率与电网的需求匹配。
调频控制可以使风电机组在不同的风速下运行在最佳转速范围内，提高风电机组的发电效率。
功率控制方式是通过控制全功率变流器的输出功率来实现对风电机组的控制。
该控制方式通过调节变流器的导通角度或输出电压，以控制风电机组的输出功率。
功率控制可以使风电机组根据电网的需求进行平稳的功率输出，提高电网的稳定性。
此外，全功率变流器还具有多种保护功能，如过电流保护、过电压保护、过温保护等，以确保风电机组和电网的安全运行。
控制单元还可以实现对功率输出的统计和调度，以优化风电机组的运行效果。
总之，全功率变流器通过整流器和逆变器的转换作用，将风力发电机产生的交流电能转换为电网需要的直流电能，并通过控制单元的监测和控制实现对全功率变流器的稳定运行和动态响应。
风电变流器产品介绍一、概述风电变流器是一种将风能转换为电能的设备，它将风电机组产生的交流电能转换为适应电网要求的交流电能。
风电变流器在风电系统中具有重要的地位和作用，它不仅可以调节风能发电机的转速，使其在最佳转速范围内工作，还可以提高风能转换效率并实现对电网的并网。
二、工作原理风电变流器主要由整流单元、逆变单元和控制单元组成。
整流单元将风能发电机产生的交流电信号转换为直流电信号，而逆变单元则将这个直流电信号再转换为适应电网要求的交流电信号。
控制单元对整个变流系统进行监视和控制，以确保变流器的可靠性和稳定性。
三、产品特点1.高效率：风电变流器具有高效率的特点，可将风能转换为电能的损耗降低到最低。
通过先进的功率电子器件和优化设计的拓扑结构，可以将损耗降至最小，提高系统的整体效率。
2.大功率密度：风电变流器具有较高的功率密度，可以实现在更小的体积内输出更大的功率。
这对于风电场有限的场地资源来说尤为重要，可以提高整个风电系统的发电效率。
3.高可靠性：风电变流器具有高可靠性的特点，采用了多种保护措施和故障诊断技术，可以有效保护设备的安全运行。
同时，严格的生产工艺和质量控制体系也能够保证产品的稳定性和可靠性。
4.广泛适应性：风电变流器可以适应不同类型的风能发电机并具有较强的适应能力。
无论是永磁同步发电机、感应发电机还是异步发电机，风电变流器都能够进行有效的控制和调节，提高发电系统的性能并实现对电网的并网。
5.高性价比：风电变流器具有较高的性价比，可以在满足性能需求的前提下，以较低的成本实现风能转换。
同时，长期稳定的运行和较低的维护成本也能够降低系统的运营成本。
四、应用领域五、市场前景随着对可再生能源的需求不断增加，风电的发展前景越来越被看好。
而作为风电系统中的关键设备，风电变流器的市场也将迎来新的机遇。
随着技术的不断进步和成本的不断降低，风电变流器将更加普及和广泛应用。
六、结语风电变流器作为风电系统中的核心设备，具有高效率、大功率密度、高可靠性、广泛适应性和高性价比等优点，将为风能转换和电网并网提供可靠的保障。
全功率风机变流器介绍一、全功率变流器控制原理全功率风力发电系统主体电路结构，如图1所示。
发电机的输出端连接变流器的机侧，变流器的网侧输出经升压变器后，连接电网。
图1全功率风力发电系统主体电路结构。
随着风速的变化，发电机的转速也变化，因此发电机输出的电压幅值和频率是变化的，而电网的电压幅值和频率是恒定的。
为了将发电机输出的频率和幅值变化的交流电送入到电网，变流器起到中间纽带环节的作用。
首先将发电机输出的交流电经机侧变流器部分整流成直流电，再经由网侧变流器部分逆变成交流电送入电网。
图2为全功率风力发电功率控制原理图，风机总控依据当前的风况，通过变桨和偏航控制叶片吸收的机械能，获得发电机的转矩量。
然后将转矩量值下发给变流器。
变流器根据总控下发的转矩指令，控制对发电机电能的抽取，从而控制并网电流大小。
总控依据当前风况，下发发电机转矩指令。
变流器响应转矩指令，控制并网功率。
图2 功率控制原理图对于机侧的变流器部分，在无速度传感器控制技术的基础上，采用基于定子电流定向的复合矢量控制技术，实现最大转矩电流比矢量控制的控制性能。
图3为发电机的控制矢量图。
图3 发电机控制矢量图对于网侧的变流器部分，采用电流解耦控制技术及并网电流对称控制技术。
通过对并网电流的解耦，将并网电流分解为有功电流、无功电流单独控制，实现有功功率和无功功率的控制。
同时为实现三相并网电流的对称控制，将负序的有功电流和无功电流控制为零。
控制结构框图如图4所示。
*dc图4 网侧变流器控制框图根据机侧变流器主体电路及控制策略，进行建模分析。
图5为机侧变流器的主体电路结构，图6为转换为数学模型的机侧控制框图。
V图5 机侧变流器主体电路结构图6机侧变流器控制数学模型框图根据网侧变流器主体电路及控制策略，进行建模分析。
图7为网侧变流器的主体电路机构，图8为为转换为数学模型的网侧控制框图。
V0图7 网侧变流器主体电路结构图8 网侧变流器控制数学模型框图全功率风机变流器网侧、机侧协同控制策略如图9所示。
全功率变流器工作原理
全功率变流器工作原理是将输入电源的直流电压变换为需要的交流电压，实现直流电到交流电的转换。
主要由输入滤波电路、整流电路、逆变电路和输出滤波电路等组成。
1. 输入滤波电路：用于对输入电源的直流电进行滤波，去除其中的纹波，保证后续电路的供电稳定。
2. 整流电路：将滤波后的直流电压经过整流电路，将交流电压转换为直流电压。
常用的整流电路有单相或三相的整流桥电路。
3. 逆变电路：逆变电路实际上是将直流电再次转换为交流电。
逆变电路主要包括逆变器桥电路和开关管电路。
逆变桥电路可以将直流电反向供电给输出负载，同时通过控制开关管的通断来控制输出交流电的频率和幅值。
4. 输出滤波电路：逆变电路输出的交流电可能会有纹波，需要经过输出滤波电路进行滤波，去除纹波，保证输出的交流电的稳定性。
总体来说，全功率变流器通过滤波、整流、逆变和滤波等过程，实现输入直流电到输出交流电的转换。
通过控制输入直流电的大小和逆变器桥电路的开关状态，可以实现输出交流电的频率和幅值的精确控制。
PCS6000风电变流器高达12 MW的中压全功率变流器2 PCS6000 中压全功率变流器 l ABB风电变流器德国Global Tech I 风电场（照片 © Global Tech I / Henthorn ）ABB 风电变流器 I PCS6000 中压全功率变流器 3PCS 6000中压风电变流器适用于大型风电机组的中压变流器伴随着风电需求的不断增长，可再生能源日益重要。
如今，风电机组达到如此之高的功率定额，这将使中压系统成为更佳选择。
可以通过降低电力传动系统的损耗来增加发电量，并通过消除昂贵的电缆线路有效降低安装成本。
与大型风电机组相匹配ABB 中压风电变流器与可与大型海上风电机组相匹配。
其功率最高达12 MW ，可匹配永磁发电机和感应发电机。
该变流器设计紧凑，占地面积很小，支持机舱安装或塔筒安装。
确保更低发电成本PCS6000有助于可靠、经济、充分地利用风能的全部潜力。
通过实现更大可用性、高效率、符合高级电网导则及轻松维护，PCS6000可降低度电成本（LCoE ）。
在全球各地经过验证的成熟技术PCS6000风电变流器基于在全球各地成千上万的应用中所安装的ABB 中压变频器。
该变流器拥有在恶劣环境下可靠运行的良好声誉，广泛用于工业和推进传动系统、铁路电网、静止无功补偿、电池储能、潮汐发电及其他许多要求颇高的应用场合。
第一台PCS6000于2006年交付。
ABB 之道—不只是提供产品从风电机组的早期评估到在风电场的最终运行，ABB 都能提供一流的客户咨询、技术支持、培训及维护服务。
ABB 变流器专业人员是电气系统不同领域的专家，全面涵盖从发电到并网等整个链条。
在生命周期管理方面，ABB 有一个高素质的服务团队，他们可以通过提供支持的软件工具实现远程监控。
他们通过保持无故障运行和确保更大可用性来更大限度地实现设备的价值。
PCS6000特性– 高达12MW 的全功率风电变流器– 中压技术带来更高的效率– 由于元器件数量少、寿命长，确保高可用性– 生命周期成本低– 模块化设计确保轻松定制– 高级支持和远程服务工具确保提高可靠性、可用性和性能PCS6000平台被广泛用于各种应用场合，如铁路电网和潮汐发电（照片©Atlantis Resources ）以成熟技术实现大型风电机组的高效运行和更低的度电成本4 PCS6000 中压全功率变流器 l ABB 风电变流器PCS6000变流器拓扑PCS 6000具备多种特性，确保风电机组高效、可靠运行并符合电网导则。
全功率变流器风电机组的工作原理及控制策略
一、工作原理：
1.风能转换：当风能发电机接收到风能时，风轮叶片被风推动旋转，驱动风能转换机械将机械能转换成电能。
2.三相桥式整流：风能转换后的电能为三相交流电能，需要经过三相桥式整流电路进行整流，将交流电能转换成直流电能。
3.全功率变流：直流电能通过全功率变流器进行变流，将直流电能转换成与电网频率相同的交流电能。
4.电网连接：变流器输出的交流电能与电网的相电压相同，可以直接连接到电网。
二、控制策略：
1.风能最大化控制策略：风能最大化控制策略的目标是使风电机组能够最大化地利用风能并输出到电网。
该策略通过控制风能转换机械和全功率变流器的工作状态，以及叶片的角度等参数，实现不同风速下的最大功率输出。
2.无功功率控制策略：无功功率控制策略是为了确保电网的稳定运行而采取的控制策略。
根据电网的需求，风电机组通过控制全功率变流器的无功功率输出来调节电网的功率因数。
总结：
全功率变流器风电机组的工作原理是通过风能转换、整流和变流等步骤将风能转换成交流电能输出到电网。
其控制策略包括风能最大化控制策
略和无功功率控制策略，通过优化和调整控制策略，可以提高风电机组的发电量和电网的稳定性。
全功率风机变流器介绍
一、全功率变流器控制原理
全功率风力发电系统主体电路结构，如图1所示。
发电机的输出端连接变流器的机侧，变流器的网侧输出经升压变器后，连接电网。
图1全功率风力发电系统主体电路结构。
随着风速的变化，发电机的转速也变化，因此发电机输出的电压幅值和频率是变化的，而电网的电压幅值和频率是恒定的。
为了将发电机输出的频率和幅值变化的交流电送入到电网，变流器起到中间纽带环节的作用。
首先将发电机输出的交流电经机侧变流器部分整流成直流电，再经由网侧变流器部分逆变成交流电送入电网。
图2为全功率风力发电功率控制原理图，风机总控依据当前的风况，通过变桨和偏航控制叶片吸收的机械能，获得发电机的转矩量。
然后将转矩量值下发给变流器。
变流器根据总控下发的转矩指令，控制对发电机电能的抽取，从而控制并网电流大小。
总控依据当前风况，下发发电机转矩指令。
变流器响应转矩指令，控制并网
功率。
图2 功率控制原理图
对于机侧的变流器部分，在无速度传感器控制技术的基础上，采用基于定子电流定向的复合矢量控制技术，实现最大转矩电流比矢量控制的控制性能。
图3为发电机的控制矢量图。
图3 发电机控制矢量图
对于网侧的变流器部分，采用电流解耦控制技术及并网电流对称控制技术。
通过对并网电流的解耦，将并网电流分解为有功电流、无功电流单独控制，实现有功功率和无功功率的控制。
同时为实现三相并网电流的对称控制，将负序的有功电流和无功电流控制为零。
控制结构框图如图4所示。
*
dc
图4 网侧变流器控制框图
根据机侧变流器主体电路及控制策略，进行建模分析。
图5为机侧变流器的主体电路结构，图6为转换为数学模型的机侧控制框图。
V
图5 机侧变流器主体电路结构
图6机侧变流器控制数学模型框图
根据网侧变流器主体电路及控制策略，进行建模分析。
图7为网侧变流器的主体电路机构，图8为为转换为数学模型的网侧控制框图。
V0
图7 网侧变流器主体电路结构
图8 网侧变流器控制数学模型框图
全功率风机变流器网侧、机侧协同控制策略如图9所示。
图中，DDSRF-SPLL (Decoupled Double Synchronous Reference Frame SPLL)为双同步坐标系软件
锁相环，实时检测电网电压的正负序分量角度p s θ和n
s θ。
在正常情况的直驱机组发电运行时，机侧变流器实现功率外环和电流内环控制，在实时跟踪给定发电功率控制的前提下，实现无速度传感器矢量控制和定子电流的最优控制；网侧变流器实现直流电压外环和桥臂并网电流的内环控制，在恒定直流支撑电压等于设定
值的前提下，实现桥臂d 、q 轴正序电流p d i 、p q i 和负序电流n d i 、n q i 的解耦控制和
电网电压的前馈控制，实时保证并网电流三相对称控制。
*dc
图9 全功率风机变流器网侧、机侧协同控制策略
二、SVG 退出运行时，全功率风机变流器运行情况
当高压无功功率补偿器退出运行时，全功率变流器是能够正常运行的，前提是总控工作正常，电网运行在合适的设定范围，满足变流器设计的工作范围内，即高压侧不能超过760VAC ，低压正常运行时，不低于690×0.8＝552V 。
LVRT 时除外。
三、全功率风机变流器的无功控制原理
全功率风机变流器的网侧部分能够起到并网无功功率调节作用。
图10为三相电压型PWM变换电路，对此进行工作模式分析。
通过对网侧电流控制可以实现四象限运行。
图10 三相电压型PWM变换器
上图中，Ua表示A相交流电源电动势矢量，Va表示交流侧电压（即桥臂中点
对电网中点的电压）矢量，Ia表示交流侧电流矢量，ULa表示交流侧电感电压矢
量。
以电网电动势矢量为参考时，通过控制交流电流矢量即可实现PWM变换器的
四象限运行。
PWM变换器四象限运行规律如图11所示。
图11 PWM变换器交流侧矢量关系
(1)电压矢量Va端点在圆轨迹AB上运动，如图11(a)所示。
PWM 变换器运行于整流状态。
从电网吸收有功及感性无功功率。
在A点运行时，PWM变换器从电网只吸收感性无功功率。
(2)电压矢量Va端点在圆轨迹BC上运动，如图11(b)所示。
PWM 变换器运行于整流状态。
从电网吸收有功及容性无功功率。
当PWM 变换器运行在B点时，则实现单位功率因数整流控制；
(3)电压矢量Va端点在圆轨迹CD上运动，如图11(c)所示。
PWM 变换器运行于有源逆变状态。
向电网传输有功及容性无功功率。
当PWM 变换器运行至C 点时，PWM 变换器从电网吸收容性无功功率。
(3)电压矢量Va端点在圆轨迹DA 上运动，如图11(d)所示PWM 变换器运行于有源逆变状态。
向电网传输有功及感性无功功率。
PWM 变换器运行至D点时，便可实现单位功率因数有源逆变控制。
通过控制交流侧电流矢量Ia,来控制变流器的运行状态。
对于机侧的变流器，主要在圆轨迹ABC上运动，工作于整流模式，将发电机输出的电压整流成直流电。
对于网侧的变流器，主要在圆轨迹CDA 上运动，工作于有源逆变模式，
将直流电逆变成交流电，送入电网，同时能够实现无功功率调节。
对于交流侧电流矢量的控制，采用解耦控制，将交流侧电流矢量分解成有功电流、无功电流单独控制，实现有功功率和无功功率的控制，控制原理如图4所示。
变流器可实现感性和容性无功调节，在正常运行时，提供的无功功率可达到
额定功率的40%。
无功功率的调节特性由总控决定，根据当前的电网电压值，可
实现单台机组调节或统一调度调节。
四、风力发电机组在低电压穿越时功率输出特性。
直驱风力发电系统中，电网电压的瞬间跌落会导致网侧变流器输出功率的减
小，如果机侧变流器仍旧实时响应总控转矩信号，能量的不匹配将导致直流母线
电压，这就势必会威胁到网侧与机侧变流器功率器件如开关管、直流支撑电容的
寿命和运行可靠性，因此为瞬间释放发电机馈送到电网的能量，需要网侧、机侧
变流器协调控制撬棒卸荷电路动作，保证系统的平稳投切和稳定运行。
同时依据
要求提供一部分的无功功率支持。
在发生低电压穿越时，变流器输出的功率与电网电压跌落的深度和总控下发
转矩值有关。
由于变流器功率器件的过载能力有限，并网电流大小受到限制，当
电网电压跌落时，电流维持一定值时，跌落深度越深，并网功率越小。
变流器并
入电网的有功功率由机侧决定，总控下发转矩越小，并入电网的功率越小。
同时，考虑到无功功率支持的要求，在发生低电压穿越时，除了正常的有功
电流送入电网外，还需要送入电网一部分无功电流，以变流器额定电流为限制条
件，在发生低电压穿越时,无功电流满足
I≤及投入电网的视在电流
_
q ref
值不超过变流器的额定电流值。
