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FREQCON变流简介——by郭锐FREQCON变流器总体结构图各部分简介变压器支架620/400V自耦变压器——提供机组动力用电和控制用电。
总容量40KVA，副边22.4KVA 提供主控柜，变流柜用电。
17.5KVA 提供机舱用电。
IGBT2冷却风扇——风冷系统循环动力制动电阻制动电阻箱——消耗直流母线上过高的能量。
网侧故障后的能量消耗，低电压穿越。
电抗器支架网侧空开——风机的并网与脱网控制。
过流、短路等保护功能。
注意保护后复位按钮弹出需回复。
电流互感器——完成电流变送。
变比：1/2000。
原理：二次侧短路的特殊变压器，二次侧相当于一个电压源。
3组（六个）交流电抗器——与网侧电容、变压器构成LCL滤波。
3个直流电抗器——直流斩波升压电抗器。
第 1 页变流柜变流柜由低压配电柜、主控柜、IGBT柜1、IGBT柜2、电容柜5部分组成。
变流柜背后风道变流柜模块图每只IGBT模块包含一个智能半桥模块（半桥由串联的两个IGBT和与之反并联的二极管组成，分别称为上桥臂和下桥臂）、16只支撑电容、4只吸收电容、4只均压电阻、1块过压保护板、直流端2只快熔组成。
构成三相全桥不可控整流。
变流器在整个风机的作用叶轮系统在风作用下受到气动扭矩Ta，叶轮——发电机系统转动会因轴承滚动摩擦、风阻等受到与选中方向相反的摩擦力矩Tf，叶轮带动发电机转动，转子上的永磁体旋转切割定子绕组产生感应电势，如果如果定子绕组中有电流流过将产生电枢反应，通过磁场的作用产生阻碍转子转动的电磁力矩Te。
在这几个扭矩作用下，叶轮——发电机系统刚体动力学方程如如上所示。
由方程可知当Ta>Tf+Te时，叶轮——发电机系统将在启动力矩作用下转速上升。
反之转速将下降。
Tf基本为恒量。
因此想要调节叶轮转速可以通过调节Ta、Te。
由此产生了两种调节方法：一个是变桨调节起动扭矩；另一个是调节发电机电磁扭矩。
因此从控制角度来看，变流器需要具有调节发电机电磁扭矩的作用。
ICS新疆金风科技股份有限公司企业标准Q/JF金风1500kW 风力发电机组风机故障解释说明手册（verteco 变流、高澜水冷、Freqcon 变桨、硬件安全链）版 本：A0 编 制： 校 对： 审 核： 标准化： 批 准：新疆金风科技股份有限公司 发布目次前言 (3)Error_acceleration_nacelle_global----------机舱加速度故障 (4)Error_water_cooling_global---------------------冷却系统故障 (4)Error_ converter_global------------------------变流器故障 (14)Error_hydraulic_global-----------------------液压系统故障 (19)Error_yaw_mechanism_global---------------偏航故障 (20)Error_generator_global-----------------------------发电机故障 (22)Error_grid_global-----------------------------电网故障 (22)Error_fuse_global------------------------------------熔断器故障 (26)Error_ups_global-------------------------------------ups故障 (27)Error_profibus_global------------------------profibus总线故障 (29)Error_pitch_global----------------------------变桨故障 (33)Error_generator_speed_global------发电机转速故障 (50)Error_wind_measurement_global-----------风速仪和风向标故障 (56)Error_init_file_global-----------------------------初始化文件故障 (57)Error_stop_global-------------------------------停机故障 (57)Error_system_cpu_global------------------------------------ cpu故障 (58)error_ambient_temperature_global----------------------环境温度故障 (58)前言本解释说明只是对各个故障的进行简单的讲解，使人明白故障是在什么条件下发生的，发生后会有什么样的动作要求，对故障的处理起到一定的指导作用。
Freqcon参观讲解辅助文档金风77/1500风力发电机组采用水平轴、三叶片、上风向、变桨距调节、直接驱动、永磁同步发电机并网的总体设计方案。
功率控制方式采用变桨矩控制，每一个叶片上有一个变桨轴承，变桨轴承连接叶片和铸铁结构的轮毂。
叶片桨距角可根据风速和功率输出情况自动调节。
发电机采用多极永磁同步电机，采用外转子结构，叶轮直接同发电机转子连接。
变速恒频系统采用AC-DC-AC变流方式，将发电机发出的低频交流电经整流转变为脉动直流电(AC/DC)，经斩波升压输出为稳定的直流电压，再经DC/AC逆变器变为与电网同频率同相的交流电，最后经变压器并入电网，完成向电网输送电能的任务。
机组自动偏航系统能够根据风向标所提供的信号自动确定风力发电机组的方向。
当风向发生偏转时，控制系统根据风向标信号，通过驱动电机和偏航减速器，使机舱自动对准风向。
偏航系统在工作时带有阻尼控制，使机组偏航旋转更加平稳。
液压系统由液压泵站、电磁元件、蓄能器、联结管路线等组成，用于为偏航刹车系统及发电机刹车系统提供动力源。
自动润滑系统由润滑泵、油分配器、润滑小毛毡齿轮、润滑管路线等组成，主要用于偏航轴承滚道及齿面的润滑。
制动系统采用叶片顺桨实现空气制动，降低叶轮转速停机。
机组机舱设计采用了人性化设计方案，工作空间较大，方便运行人员检查维修，同时还设计了电动提升装置，方便工具及备件的提升。
电控系统以可编程控制器为核心，控制电路是由PLC中心控制器及其功能扩展模块组成。
金风77/1500风力发电机组的电气控制系统由低压电气柜、电容柜、控制柜、变流柜、机舱控制柜、三套变桨柜、传感器和连接电缆等组成，电控系统包含正常运行控制、运行状态监测和安全保护三个方面的职能。
低压电气柜：风力发电机组的主配电系统，连接发电机与电网，为风机中的各执行机构提供电源，同时也是各执行机构的强电控制回路。
电容柜:为了提高变流器整流效率，在发电机与整流器之间设计有电容补偿回路，提高发电机的功率因数。
风电场运行检修技能大赛理论试题一、填空题（30空，每空1分，共30分）1.DP通讯如果作为终端模块上使用应该拨到状态答案：ON2.金风1.5MW机组采用，，变桨距调节,直接驱动,永磁同步发电机并网的总体设计方案.答案:水平轴|三叶片|上风向3.风冷方式的优点 ,缺点 .答案: 结构简单|散热效率低4.内部防雷可分为 , 两种答案:电源线路防雷|信号线路防雷5.主控的所有停机指令，包括，和 . 答案：普通停机|快速停机|紧急停机6.绝大多数的风力发电机都是从上风向向下风向看旋转的.答案：顺时针7.金风1500KW系列风力发电机组润滑系统由: ，，组成.答案：偏航轴承润滑系统|发电机前后轴承润滑系统|变桨轴承润滑系统8.手动变桨时开关向BW方向拧叶片向_________方向走.答案:90度9. 调试检查变桨减速器应无漏油现象,且从油窗能够看到油位到达__________处答案:1/210.平台窗口在通过后应当立即____________使用提升机吊运物品时,勿站在吊运物品的____________答案:关闭|正下方11.光纤分为和两种.答案: 单模|多模12.液压系统储压罐内部有一个气囊,气囊里充的是气.答案:氮13.在Verteco变流系统中,冷却方式为在Freqcon变流系统中,冷却方式为．答案:水冷|风冷14.Pt100温度传感器测量温度,在0℃下传感器的电阻值是答案:100Ω15.从机舱图纸中看,400V AC回路包括: ，，，。
答案: 偏航电机回路|变桨系统供电回路|提升机电源回路|液压泵供电回路16．变桨逆变器的输入电压为_____。
答案：60v二、单选题（30题，每题1分，共30分）1. Vensys变桨限位开关故障停机方式( ).A.慢速停机B.正常停机C.快速停机D.紧急停机答案：D2.机组正常停机时的变浆速度是（）.A、4°/SB、6°/SC、7°/SD、10°/S答案：A3.风速信号的采集是由下列哪种模块进行的（）A、KL1104B、KL2408C、KL3404D、KL3403答案：C4.旋入叶片法兰部分螺纹（）固体润滑膏。
变流故障手册电控部技术支持部——郭锐，3000—error_converter.error_global（变流器故障）30100—error_converter_monitoring 变流器监测故障30101—error_converter_not_ready 变流器未准备故障30102—error_converter_shutdown_after_enable 变流器使能后停机30103—error_converter_main_contactor 变流器主接触器（主空开）故障30104—error_converter_precharge_contactor 变流器预充电接触器故障30105—error_converter_generator_contactor 变流器电机侧接触器（电机侧空开）故障30106—error_converter_enable_pulsing 变流器未调制故障30107—error_converter_contactor_filter_capacitor 网侧滤波电容接触器故障30200—error_converter_monitoring IGBT IGBT故障监测30201—error_converter_IGBT_ok 变流器IGBT故障30202—error_converter_step_up_IGBT 变流器斩波升压IGBT故障30203—error_converter_chopper_IGBT 变流器斩波制动IGBT故障30204—error_converter_grid_IGBT 变流器网侧逆变IGBT故障30300—error_converter_signal_monitoring 变流器检测信号故障30301—error_converter_signal_DC_current_overcurrent 变流器直流电流（斩波升压IGBT）过流故障30302—error_converter_signal_IGBT_overcurrent_peak 变流器网侧逆变IGBT过流故障30303—error_converter_signal_phase_voltage_peak 网侧相电压过压故障30304—error_converter_signal_chopper_overcurrent 制动单元IGBT过流故障30305—error_converter_signal_DC_link_min 直流母线低电压故障30306—error_converter_signal_DC_link_max 直流母线高电压故障30700—error_converter_igbt_temperature 变流器IGBT温度故障30710—error_converter_grid_igbt_temperature 网侧IGBT温度故障30711—error_converter_grid_L1a_igbt_temperature 网侧IGBT L1a(IGBT5)温度故障30712——error_converter_grid_L1b_igbt_temperature 网侧IGBT L1b(IGBT6)温度故障30713—error_converter_grid_L2a_igbt_temperature 网侧IGBT L2a温度故障30714—error_converter_grid_L2b_igbt_temperature 网侧IGBT L2b温度故障30715—error_converter_grid_L3a_igbt_temperature 网侧IGBT L3a(IGBT9)温度故障30716—error_converter_grid_L3b_igbt_temperature 网侧IGBT L3b(IGBT10)温度故障30717——error_converter_grid_igbt_temperature_difference 网侧IGBT温度比较故障30720—error_converter_step_up_igbt_temperature 斩波升压IGBT温度故障30721—error_converter_step_up_igbt_temperature_1 斩波升压IGBT1温度故障30722—error_converter_step_up_igbt_temperature_2 斩波升压IGBT2温度故障30723—error_converter_step_up_igbt_temperature_3 斩波升压IGBT3温度故障30724—error_converter_step_up_igbt_temperature_difference 斩波升压IGBT温度比较故障030730—error_converter_chopper_igbt_temperature 制动斩波IGBT温度故障030900—error_converter_grid_monitoring 变流器电网监测故障030901—error_converter_grid_monitoring_U_DC_positive 正母线电压故障030902—error_converter_grid_monitoring_U_DC_negative 负母线电压故障030903—error_converter_grid_monitoring_I_DC 直流电流过流故障030904—error_converter_grid_monitoring_chopper_I（此故障屏蔽）030905—error_converter_grid_monitoring_step_up_U_DC_limits 整流过压故障变流器未准备故障逻辑图变流器使能后停机故障逻辑图变流器使能逻辑图路变流主空开故障逻辑图信号回路预充电接触器故障逻辑图站反馈信号回路 电机侧空开故障逻辑图回路变流器未调制故障逻辑图变流板调制信号逻辑图信号 站反馈信号回路网侧滤波电容接触器故障逻辑图30200——error_converter_monitoring_IGBT（IGBT故障监测）变流器IGBT故障逻辑图模块等变流器斩波升压IGBT 故障逻辑图模块等 变流器制动IGBT 故障逻辑图模块等变流器网侧逆变IGBT 故障逻辑图30300——error_converter_signal_monitoring （变流器检测信号故障） 变流器检测信号故障逻辑图30700——error_converter_igbt_temperature（变流器IGBT温度故障）T=20+10×U030900——error_converter_grid_monitoring（变流器电网监测故障）故障直流母线正电压故障逻辑图故障直流母线负电压故障逻辑图直流电流过流故障逻辑图整流过压故障逻辑图。
FREQCON变流简介
——by郭锐FREQCON变流器总体结构图
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各部分简介变压器支架
620/400V自耦变压器——提供机组动力用电和控制用电。
总容量40KVA，副边22.4KVA 提供主控柜，变流柜用电。
17.5KVA提供机舱用电。
IGBT2冷却风扇——风冷系统循环动力
制动电阻
制动电阻箱——消耗直流母线上过高的能量。
网侧故障后的能量消耗，低电压穿越。
电抗器支架
网侧空开——风机的并网与脱网控制。
过流、短路等保护功能。
注意保护后复位按钮弹出需回复。
电流互感器——完成电流变送。
变比：1/2000。
原理：二次侧短路的特殊变压器，二次侧相当于一个电压源。
3组（六个）交流电抗器——与网侧电容、变压器构成LCL滤波。
3个直流电抗器——直流斩波升压电抗器。
变流柜
变流柜由低压配电柜、主控柜、IGBT柜1、IGBT柜2、电容柜5部分组成。
变流柜背后风道
变流柜模块图
每只IGBT模块包含一个智能半桥模块（半桥由串联的两个IGBT和与之反并联的二极管组成，分别称为上桥臂和下桥臂）、16只支撑电容、4只吸收电容、4只均压电阻、1块过压保护板、直流端2只快熔组成。
构成三相全桥不可控整流。
变流器在整个风机的作用
叶轮系统在风作用下受到气动扭矩Ta，叶轮——发电机系统转动会因轴承滚动摩擦、风阻等受到与选中方向相反的摩擦力矩Tf，叶轮带动发电机转动，转子上的永磁体旋转切割定子绕组产生感应电势，如果如果定子绕组中有电流流过将产生电枢反应，通过磁场的作用产生阻碍转子转动的电磁力矩Te。
在这几个扭矩作用下，叶轮——发电机系统刚体动力学方程如如上所示。
由方程可知当Ta>Tf+Te时，叶轮——发电机系统将在启动力矩作用下转速上升。
反之转速将下降。
Tf基本为恒量。
因此想要调节叶轮转速可以通过调节Ta、Te。
由此产生了两种调节方法：一个是变桨调节起动扭矩；另一个是调节发电机电磁扭矩。
因此从控制角度来看，变流器需要具有调节发电机电磁扭矩的作用。
从能量角度来看风能转化成叶轮系统旋转机械能再通过发电机转换成电能，变流系统需要将发电机发出电能转换成与电网频率、相位、幅值相对应的交流电。
完整能量转换作用。
Freqcon变流器主电路
Freqcon变流器原理图
Freqcon变流器主要元器件与电路拓扑对照图
整流+BOOST斩波升压原理
整流+BOOST斩波升压控制原理
逆变侧原理
网侧对冲
制动回路控制图
变流器信号走线图
Freqcon变流器采用二极管整流+BOOST DC/DC变换+逆变的AC-DC-AC电力变换形式。
整个电路可分为两个部分：整流和逆变。
通过二极管整流将发电机发出的不稳定的交流电（1.5MW电机转速0～17.3rpm，电机电压0～690Vac,电压频率0～12.7Hz）变换成直流电；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逆。
下面分别简单介绍主电路各部分的功能：
1.电机侧功率补偿电容
由于Freqcon变流器采用被动整流模块，对于发电机而言变流器系统可以近似为一个RCD非线性负载。
电机侧补偿电容的功能是为了提高对非线性负载虚功的补偿，从而使发电机端功率因数近似为1（即发电机电压与电流同相位），从而提高系统利用率。
2.二极管整流
Freqcon采用两套三相全桥不可控整流方式，将发电机发出的电压和频率不稳定的交流电变换成直流电，与全桥并联的电容起到平波的作用。
由于采用的是二极管整流，能量无法双向流动，因此Freqcon变流器不能实现电机的反向拖动。
二极管整流后电压与发电机转速及功率有关。
3.斩波升压
风电系统中，变流器发电机侧电路的主要功能是从发电机最大可能的拉取功率，注入直流母线。
这里涉及的控制问题主要有两个：控制升压电流为给定直流量，以保证发电机运行的稳定性；设定Boost电流参考，保证风力发电机工作在最大功率点附近（或按照设定功率曲线运行）。
在我们的系统中，设定Boost电流参考，保证系统工作按照设定功率曲线运行的功能由主控GH策略完成。
主控根据GH策略计算得到的发电机所需扭矩×发电机转速/二极管整流后电压，即得到Boost电流设定，并通过通讯电缆将设定指令传递给变流器。
控制升压电流为给定直流量，保证发电机运行的稳定性则由这里的斩波升压电路实现。
Freqcon变流器采用了boost直流升压斩波电路，斩波升压输出侧直接与网侧逆变直流侧相连，并联三重斩波(载波相位相差120°)方式减小了发电机侧和逆变侧的电流波动。
斩波升压三支IGBT模块1（IGBT1～IGBT3），只有下桥臂和上桥臂反并联的二极管起作用。
并联的支撑电容（实际中分散在各个模块内部）中点与“地”相连，将直流母线电压分成+/-600Vdc，构成了三相四线制逆变器拓扑电路的中性点。
4.制动单元
当变流器检测到直流母线电压过高（超过+/-610Vdc），制动单元工作，通过制动电阻（与IGBT4模块上桥臂并联，上桥臂不作用）、IGBT4模块下桥臂，释放直流母线上过多的能量，维持母线电压。
5.放电回路
放电回路是在变流器停机后将母线上残留的能量通过放电电阻消耗掉，保护机械设备和人身安全。
其本质是给母线上的电容放电，放电回路在变流器运行期间不起作用。
6.网侧逆变
变流器网侧电路的主要功能是稳定直流母线电压在设定工作点，同时向电网输送电能。
逆变单元是三相全桥有源逆变，将直流电转变成频率为50Hz电压为620V，相位与电网同相位的稳定的交流电，再经过变压器与电网相连。
网侧六支IGBT模块构成三相，每相两支通过网侧电抗器相连。
同相两支IGBT模块
1每只IGBT模块包含一个智能半桥模块（半桥由串联的两个IGBT和与之反并联的二极管组成，分别称为上桥臂和下桥臂）、16只支撑电容、4只吸收电容、4只均压电阻、1块过压保护板、直流端2只快熔组成。
载波信号有180
°的相差，用以减少汇入电网的谐波电流。
7.预充电回路
在闭合网侧空开之前，需要给直流母排进行预充电，因为直流母排上带有大容量电容器，若不预充电，则在闭合网侧空开时会对变流系统及电网造成很大的电流冲击。
预充电时，预充电继电器动作预充电回路闭合。
网侧620Vac通过限流电阻、网侧电抗、网侧逆变单元来给直流母线充电。
在此过程中，与网侧IGBT反并联的二极管起到整流二极管的作用。
在母线电压达到+/-420Vac,网侧主空开闭合预充电完成。
变流控制板
变流控制板是变流器控制核心，Freqcon变流控制器使用模拟电路搭建而成，主要功能是实现变流器各功能的控制与监测。
1.控制方面：
1)启动、停机控制
2)Boost斩波升压回路控制
3)母线过压制动回路控制
4)电网电压锁相控制
5)双重三相网侧有源逆变控制
6)无功调节控制
2.监控方面：
1)网侧电压测量
2)网侧电流测量
3)网侧频率测量
4)有功测量
5)无功测量
6)故障逻辑
7)显示
变流控制板前、后面板介绍
变流前面板指示灯说明
前面板拨码开关说明
后面板24V供电harting头接口定义
针脚号信号描述备注
1 24V+ 最大电流6A
2 24VGND
3 NC
4 NC
后面板37针模拟I/O接口定义
后面板37针数字I/O接口定义
后面板10×15针IGBT模块接口定义
变流器启动运行流程图
注意：变流器启动运行过程中注意观察变流板前面板上相应信号指示灯是否正常。
藉此可判断变流器状态。
（注：本资料素材和资料部分来自网络，仅供参考。
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