华锐L1500风力发电机电源系统讲课课件

SL1500风力发电机组项目部内部学习资料

2008.02.华锐风电科技有限公司华锐风电科技有限公司1SL1500风力发电机组电控系统的组成

电源系统变速恒频控制系统偏航控制系统变桨控制系统PLC控制系统11/26/2022SL1500风力发电机组电控系统的组成电源系统11/262电源系统机舱电源柜引下电源3*5*150mm2的动力电缆和1*150mm2PEN电缆风机系统采用TN-C接地系统，箱变低压侧是TN-S接地系统箱式变压器站主断路器在箱变里（默认）主断路器在塔基处11/26/2022电源系统机舱电源柜引下电源3*5*150mm2的动力电缆和133*5*150mm2动力电缆3相，每相5根1根150mm2接地电缆1根6芯多模H6G50/125um光缆，两端为SC接头2根4*16mm2电缆1根7*1.5mm2控制电缆塔筒维修电源插座5*2.5mm2电缆(包括机舱插座）塔筒照明4*1.5mm2电缆（包括机舱照明）机舱控制柜NCC310机舱控制柜NCC300发电机变频器在NCC32011/26/20223*5*150mm2动力电缆3相，每相5根1根150mm2接4NCC30011/26/2022NCC30011/26/20225NCC31011/26/2022NCC31011/26/20226控制柜11/26/2022控制柜11/26/20227NCC32011/26/2022NCC32011/26/20228＋NCC3×0机舱变频器机柜＋NCC300690VAC动力电路定子接触器线路保险避雷保护400VAC辅助电路偏航变频器继电器等＋NCC310控制系统PLC控制面板接触继电器开关UPS系统除了电池之外的电源＋NCC320LSC电网侧功率变频器GSC电机侧功率变频器Crowbar单元滤波单元等NCC3×011/26/2022＋NCC3×0＋NCC300＋NCC310＋NCC3209塔筒电缆接线方式11/26/2022塔筒电缆接线方式11/26/202210主变压器参数全密闭免维护三相油浸升压变压器额定容量：1600kVA高压侧额定电压：35kV（可根据当地电网情况决定）低压侧额定电压：690V额定频率：50Hz调压方式：无载调压调压范围：±2*2.5%联结组别：D，yn11阻抗电压：6%冷却方式：空冷带有温度指示，高温报警与分断保护信号，并与变压器保护功能连锁。3*5*150mm2的电源进线和1*150mm2PEN进线。主断路器额定电流（在最高操作温度时）大于等于2000A11/26/2022主变压器参数全密闭免维护三相油浸升压变压器11/26/20211辅助变压器容量为60KVA的辅助变压器690VAC/400VAC。机舱控制电源：400VAC3+PEN出线。机舱加热电源：400VAC3+PEN出线。维修插座电源：400VAC3+N+PE出线。TBC100控制柜电源：230VACL+N+PE出线。照明电源：230VACL+N+PE出线。辅助变压器进线侧熔断器额定电流63A11/26/2022辅助变压器容量为60KVA的辅助变压器690VAC/400V12主断路器在箱变里的箱变原理图11/26/2022主断路器在箱变里的箱变原理图11/26/202213主断路器在塔基处箱变原理图11/26/2022主断路器在塔基处箱变原理图11/26/202214主断路器在塔基处要增加1个电气柜布置较分散11/26/2022主断路器在塔基处要增加1个电气柜11/26/20221511/26/202211/26/20221611/26/202211/26/20221711/26/202211/26/20221811/26/202211/26/20221911/26/202211/26/202220TBC100＋TBC100塔基PLCUPS电源通讯交换机等11/26/2022TBC100＋TBC10011/26/202221控制面板 NCC310 TBC10011/26/2022控制面板 NCC310 22TBC100柜11/26/2022TBC100柜11/26/20222311/26/202211/26/20222411/26/202211/26/202225发电机电机电动机发电机同步电机异步电机直流电机交流电机

n0-nS=n011/26/2022发电机电机n0-nS=11/26/202226电机结构图11/26/2022电机结构图11/26/202227感应电动机工作原理11/26/2022感应电动机工作原理11/26/202228绕线型转子接线图11/26/2022绕线型转子接线图11/26/202229双馈异步发电机双馈异步发电机是指将定、转子三相绕组分别接入独立的三相对称电源，定子绕组直接和电网连接，转子绕组和频率、幅值、相位都可以按照要求进行调节的变频器相连。变频器采用交-直-交的形式与电网连接，控制电机在亚同步和超同步转速下都保持发电状态并随着风速的变化调节发电机的转速，进行能量交换。单馈异步发电机双馈异步发电机：：只有定子向外输送电能定子、转子均可向外输送电能11/26/2022双馈异步发电机双馈异步发电机是指将定、转子三相绕组分别接入独30双馈异步电机原理E定=4.44f1N1KN1Φ0，E转=sE堵转=4.44sf1N2Kp2Φn0S=(n0-nr)/n0;nr转子转速，n0同步转速f1,f2分别为DFIG电机定、转子旋转磁场频率n1为定子磁场转速，n2为转子磁场转速，nr为转子磁场相对于转子的转速电机稳定运行时，必须保证定、转子旋转磁场相对静止，则存在如下关系：n1=n2+nr,

由于f1=n1/60,f2=n2/60则有：f2+nr/60=f111/26/2022双馈异步电机原理E定=4.44f1N1KN1Φ0，31当发电机转速变化时，调节转子励磁电流频率从而保持定子输出电能的频率恒定，此即为变速恒频运行原理当发电机亚同步运行时（nr<n1),转子绕组相序与定子相同，转子从外部电网吸收电能。当发电机超同步运行时（nr>n1),转子绕组相序与定子相反，转子给外部电网输送电能。11/26/2022当发电机转速变化时，调节转子励磁电流频率从而保持定子输出电能32从能量关系看DFIG

P2=sPem/η,Pmech=(1-s)Pem/ηTe=Pem/wg=Pem/w1(1-s)P2:转子励磁功率，Pem：输出电磁功率Pmech：原动机输入机械能，η：发电机效率W1：发电机同步旋转角速度，wg：转子角速度发电机运行时，存在如下状态：亚同步运行时，0<s<1,Pem>0,Pmech>0,P2=sPem/η>0超同步运行时，s<0,Pem>0,Pmech>0,P2=sPem/η<011/26/2022从能量关系看DFIG

P2=sPem/η,Pmech=(33IGBT原理和结构绝缘栅双极晶体管本质上是一个场效应晶体管，只是在漏极和漏区之间多了一个P型层。是场效应晶体管（MOSFET）和大功率晶体管（GTR）的复合结构IGBT的开通和关断是由栅极电压来控制的。栅极加正电压时，IGBT导通；栅极上加负电压，IGBT关断。11/26/2022IGBT原理和结构绝缘栅双极晶体管本质上是一个场效应晶体管，34IGBT简图和符号

11/26/2022IGBT简图和符号

11/26/202235IGBT优点和缺点电压控制型器件开通、关断迅速特性稳定频率高适应性强优点需要驱动电路需要保护电路成本较高易发热维护不易缺点11/26/2022IGBT优点和缺点电压控制型器件优点需要驱动电路缺点11/236常用整流变频器11/26/2022常用整流变频器11/26/202237变频器改变电源频率的装置按电源形式分直流——交流交流——直流——交流交流——交流按输出信号分电压型电流型按主体结构分IGBT变频器晶闸管变频器GTR变频器按控制能力分普通型智能型控制信号常采用PWM波（PWM，SPWM）11/26/2022变频器改变电源频率的装置按主体结构分控制信号常采用PWM波（38IGBT变频器外形图11/26/2022IGBT变频器外形图11/26/202239变速恒频发电机结构图变速恒频发电机组的结构示意图11/26/2022变速恒频发电机结构图变速恒频发电机组的结构示意图11/26/40SL1500风力发电机组项目部内部学习资料

2008.02.华锐风电科技有限公司华锐风电科技有限公司41SL1500风力发电机组电控系统的组成

电源系统变速恒频控制系统偏航控制系统变桨控制系统PLC控制系统11/26/2022SL1500风力发电机组电控系统的组成电源系统11/2642电源系统机舱电源柜引下电源3*5*150mm2的动力电缆和1*150mm2PEN电缆风机系统采用TN-C接地系统，箱变低压侧是TN-S接地系统箱式变压器站主断路器在箱变里（默认）主断路器在塔基处11/26/2022电源系统机舱电源柜引下电源3*5*150mm2的动力电缆和1433*5*150mm2动力电缆3相，每相5根1根150mm2接地电缆1根6芯多模H6G50/125um光缆，两端为SC接头2根4*16mm2电缆1根7*1.5mm2控制电缆塔筒维修电源插座5*2.5mm2电缆(包括机舱插座）塔筒照明4*1.5mm2电缆（包括机舱照明）机舱控制柜NCC310机舱控制柜NCC300发电机变频器在NCC32011/26/20223*5*150mm2动力电缆3相，每相5根1根150mm2接44NCC30011/26/2022NCC30011/26/202245NCC31011/26/2022NCC31011/26/202246控制柜11/26/2022控制柜11/26/202247NCC32011/26/2022NCC32011/26/202248＋NCC3×0机舱变频器机柜＋NCC300690VAC动力电路定子接触器线路保险避雷保护400VAC辅助电路偏航变频器继电器等＋NCC310控制系统PLC控制面板接触继电器开关UPS系统除了电池之外的电源＋NCC320LSC电网侧功率变频器GSC电机侧功率变频器Crowbar单元滤波单元等NCC3×011/26/2022＋NCC3×0＋NCC300＋NCC310＋NCC32049塔筒电缆接线方式11/26/2022塔筒电缆接线方式11/26/202250主变压器参数全密闭免维护三相油浸升压变压器额定容量：1600kVA高压侧额定电压：35kV（可根据当地电网情况决定）低压侧额定电压：690V额定频率：50Hz调压方式：无载调压调压范围：±2*2.5%联结组别：D，yn11阻抗电压：6%冷却方式：空冷带有温度指示，高温报警与分断保护信号，并与变压器保护功能连锁。3*5*150mm2的电源进线和1*150mm2PEN进线。主断路器额定电流（在最高操作温度时）大于等于2000A11/26/2022主变压器参数全密闭免维护三相油浸升压变压器11/26/20251辅助变压器容量为60KVA的辅助变压器690VAC/400VAC。机舱控制电源：400VAC3+PEN出线。机舱加热电源：400VAC3+PEN出线。维修插座电源：400VAC3+N+PE出线。TBC100控制柜电源：230VACL+N+PE出线。照明电源：230VACL+N+PE出线。辅助变压器进线侧熔断器额定电流63A11/26/2022辅助变压器容量为60KVA的辅助变压器690VAC/400V52主断路器在箱变里的箱变原理图11/26/2022主断路器在箱变里的箱变原理图11/26/202253主断路器在塔基处箱变原理图11/26/2022主断路器在塔基处箱变原理图11/26/202254主断路器在塔基处要增加1个电气柜布置较分散11/26/2022主断路器在塔基处要增加1个电气柜11/26/20225511/26/202211/26/20225611/26/202211/26/20225711/26/202211/26/20225811/26/202211/26/20225911/26/202211/26/202260TBC100＋TBC100塔基PLCUPS电源通讯交换机等11/26/2022TBC100＋TBC10011/26/202261控制面板 NCC310 TBC10011/26/2022控制面板 NCC310 62TBC100柜11/26/2022TBC100柜11/26/20226311/26/202211/26/20226411/26/202211/26/202265发电机电机电动机发电机同步电机异步电机直流电机交流电机

n0-nS=n011/26/2022发电机电机n0-nS=11/26/202266电机结构图11/26/2022电机结构图11/26/202267感应电动机工作原理11/26/2022感应电动机工作原理11/26/202268绕线型转子接线图11/26/2022绕线型转子接线图11/26/202269双馈异步发电机双馈异步发电机是指将定、转子三相绕组分别接入独立的三相对称电源，定子绕组直接和电网连接，转子绕组和频率、幅值、相位都可以按照要求进行调节的变频器相连。变频器采用交-直-交的形式与电网连接，控制电机在亚同步和超同步转速下都保持发电状态并随着风速的变化调节发电机的转速，进行能量交换。单馈异步发电机双馈异步发电机：：只有定子向外输送电能定子、转子均可向外输送电能11/26/2022双馈异步发电机双馈异步发电机是指将定、转子三相绕组分别接入独70双馈异步电机原理E定=4.44f1N1KN1Φ0，E转=sE堵转=4.44sf1N2Kp2Φn0S=(n0-nr)/n0;nr转子转速，n0同步转速f1,f2分别为DFIG电机定、转子旋转磁场频率n1为定子磁场转速，n2为转子磁场转速，nr为转子磁场相对于转子的转速电机稳定运行时，必须保证定、转子旋转磁场相对静止，则存在如下关系：n1=n2+nr,

由于f1=n1/60,f2=n2/60则有：f2+nr/60=f111/26/2022双馈异步电机原理E定=4.44f1N1KN1Φ0，71当发电机转速变化时，调节转子励磁电流频率从而保持定子输出电能的频率恒定，此即为变速恒频运行原理当发电机亚同步运行时（nr<n1),转子绕组相序与定子相同，转子从外部电网吸收电能。当发电机超同步运行时（nr>n1),转子绕组相序与定子相反，转子给外部电网输送电能。11/26/2022当发电机转速变化时，调节转子励磁电流频率从而保持定子输出电能72从能量关系看DFIG

P2=sPem/η,Pmech=(1-s)Pem/ηTe=Pem/wg=Pem/w1(1-s)P2:转子励磁功率，Pem：输出电磁功率Pmech：原动机输入机械能，η：发电机效率W1：发电机同步旋转角速度，wg：转子角速度发电机运行时，存在如下状态：亚同步运行时，0<s<1,Pem>0,Pmech>