switch变流系统及其散热系统

1、Switch变流系统及其散热系统编写：孙伟讲解：孙伟2011年11月标题综述内：容Switch变流系统是金风1.5MW风力发电机组的主要电气系统，连接发电机与电网。变流系统主电路采用交直交结构，将发电机输出的非工频交流电通过变流系统变换成工频交流电，并输送到电网上。其冷却系统 为变流柜中的功率单元提供散热，使变流柜的温度始终保持在正常工作温度范围内。课程内容：一、二、三、四、五、六、七、Switch变流器系统结构Switch变流系统的部件Switch变流系统的电机侧整流原理Switch变流系统的电网侧逆变原理Switch变流系统的制动保护单元的应用原理Switch变流器的逻辑功能和保护Swit

2、ch变流系统的冷却系统及其结构金风1500千瓦直驱风力发电机组系统结构图主断路器10 / 35 kVf = 50 Hz620 / 690 Vf = 50 Hz主电缆进线电缆箱式变压器1、蓝色虚线框里表示变流系统2、红色虚线框里表示水冷系统3、绿色虚线框里表示主控系统（塔底）（塔底）（塔底）冷却水管D P总线4、黑色虚线框里表示机舱控制系统（塔顶）5、紫色虚线框里表示变桨控制系统（塔顶）永磁发电散热器机组主控制柜水冷却控制柜叶片及变桨驱动冷却水管电机侧功率单元网侧功率单元DC流控制器DCACACDC一、Switch变流器系统结构Switch变流器整体概述Switch变流器全功率SPWM矢量控制变

3、流器。基本参数：额定容量1600kW；适合接入电网频率：50/60 Hz电压：690VAC(+/-10%)；标准功率因数1.0，无功功率范围-0.950.95 ；运行温度(外界环境) -30 50 ； 强制水冷散热方式 ；分布控制方式（每个功率单元都能够独立的执行控制、保护、监测等功能，功率单元之间则通过现场总线连接。） 。一、Switch变流器系统结构Switch变流器整体结构机侧整流柜网侧连接柜机侧整流柜网侧逆变柜控制柜一、Switch变流器系统结构Switch变流器内部主回路一、Switch变流器系统结构Switch变流器内部通讯分布图1U1Switch 变流器柜中采用的功率模块都是芬兰

4、Vacon（伟肯）公司生产的通用变频器。功率模块的控制器也是芬兰Vacon （伟肯）公司为变频器所配的控制器。控制器和功率模块一一对应，控制器相互之间通过光纤/CAN总线互联。控制器与功率模块之间通过光纤总线互联。1U11U1和2U1及3U1控制器之间通过光纤和CAN总线连接，而4U1控制器通过CAN总线与其它控制器连接，这是因为1U1、2U1、3U1控制器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。2U1 3U14U12U14U13U1一、Switch变流器系统结构Switch变流器内部和外部通讯在图中可以看到，变流器和主控之间采用DP通讯，而在其内部采用而系

5、统总线则起到将每个模块上采集信号和发送信号的作用，信息循环方向1U12U13U11U1。在1U1、2U1、3U1三个模块中，如果在电路板SLOT D上的X5跳线没有在正确的位置上，通讯信息变无法正确的循环，导致变流器无法向主控系统发出准备好信息，而变流器本身不报警 。CANbus和系统总线通讯两种。CAN总线主要其监视各个模块信息的作用，二、Switch变流系统的部件2.1 Switch变流器1#网侧连接柜1C1、1C2网侧断路器1Q1机械锁定钥匙的钥匙把的位置处于水平方向时断路器处于机械锁定状态，在需要进行机械锁定时最好将钥匙拨到水平位置后将钥匙拔离以确保安全。钥匙位于与地面垂直位置时表明断

6、路器处于正常工作状态，此位置无法移除钥匙。4U1控制器总开关断器组1F1网侧保护熔网侧断路器1Q1电控系统供电过压保护单元4U1过压保护单元网侧滤波电容器组二、Switch变流系统的部件2.2 Switch变流器2#网侧逆变柜 预充电整流模块3H1 直流24V电源2G1温度调节器3S1继电器1U1功率单元网侧滤波电抗器1L1水冷管路网侧变流器直流母排控制用中间预充电变压器3T1接线端子排二、Switch变流系统的部件2.3 Switch变流器3#配电柜 断路器2F1-2F3 1F10 断路器1F11-1F17 变流器维护插座 变流器维护开关3S2,在此设置温度和湿度值变流器主水冷管路湿度调节器

7、3S2和温度调节器网侧功率单元1U1控制器二、Switch变流系统的部件2.4 Switch变流器4#和5#电机侧整流柜 水冷管路 电机侧防雷保护2F11电机侧功率单元3U1电机侧功率单元2U1电机侧直流母线排功率单元2U1 接线铜排电机侧变流器3U1的控制盒电机侧功率单元2U1控制器二、Switch变流系统的部件2.5 功率模块的控制器二、Switch变流系统的部件2.6.1 人机交互面板二、Switch变流系统的部件2.6.2 人机交互面板二、Switch变流系统的部件2.6.3人机交互面板二、Switch变流系统的部件2.7 功率模块（成熟的共母线变频器单元）1U1功率单元2U1和3U1

8、功率单元4U1功率单元二、Switch变流系统的部件2.7.1 2U1和3U1使用功率模块（CH63）的原理1二、Switch变流系统的部件2.7.2 2U1和3U1使用功率模块（CH63）的原理2二、Switch变流系统的部件2.7.3 2U1和3U1中ASIC板和Driver板的连接二、Switch变流系统的部件2.7.4 1U1使用功率模块（CH64）的原理二、Switch变流系统的部件2.7.5 1U1中ASIC板和Driver板连接二、Switch变流系统的部件2.7.6 控制器与ASIC板的光纤连接二、Switch变流系统的部件2.7.7 控制器与功率单元的连接方式三、 Switc

9、h变流系统的电机侧整流原理从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。四、Switch变流系统的电网侧逆变原理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。五、Switch变流系统的制动保护单元的应用原理1600140012001000800系列1系列2 系列36004002000-20015913 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 8

10、1 85 89 93 97 101 105 109 113 117 121六、 Switch变流器的逻辑功能和保护六、 Switch变流器的逻辑功能和保护七、 Switch变流系统的冷却系统及其结构Switch变流控制柜内有一套风冷却系统，可以在变流柜内形成风冷却循环以防止出现局部过热现象，并且柜体内还装有湿度监测传感器，以保障变流系统在适宜的湿度下工作。七、 Switch变流系统的冷却系统及其结构水冷系统变流器采用水循环冷却方式，水冷的优点是水的比热系数大，同样体积的水和空气，在同样温升下，水吸收的热量大，同时，柜体采用散热管道铺设方式散热，有利于集中把热量排出塔架，也解决了塔架内部噪声大的

11、问题。七、 Switch变流系统的冷却系统及其结构冷却介质由主循环泵升压后流经受空气散热器，得到冷却后进入变流器将热量带出，再回到主循环泵，密闭式往复循环。循环管路设置电动三通阀，根据冷却介质温度的变化，自动调节经过空气散热器冷却介质的比例，空气散热器将冷却介质带出的热量交换出去。循环管路并有气囊式膨胀罐、气泵及电磁阀组成的稳压系统， 为系统保持恒压并能吸收系统中冷却介质的体积变化，从而保证整个系统的正常运行。七、 Switch变流系统的冷却系统及其结构水冷系统实物七、 Switch变流系统的冷却系统及其结构当温度低于设定温度时，电动三通阀处于关闭状态，冷却液通过内部循环进行散热。七、 Switch变流系统的冷却系统及其结构当温度达到设定温度时，电动三通阀开始开启，处于半开半闭的状态，冷却液既通过内部循环散热，又通过外部散热器进行散热。若温度没有继续升高，也没有降低，则三通阀保持半开半闭的状态。七、 Switch变流系统的冷却系统及其结构当温度达到设定温度时，电动三通阀开始开启，若温度继续升高，电动三通阀不断开启直至全部开通，冷却液全部通过散热器进行散热，同时两个散热扇轮流交替进行工作强制散热。尾声：本