我们知道
一般情况下,我们认为双馈型风电机组是调整频率来配合发电机转速使其定子达到工频交流电输出,但实际上目前控制的不仅是电流频率,变频器只是目前比较通用的叫法而已。 话说回来,频率也是电流的一种特性,结合简单地改变转子频率即发电机转速调节定子电流频率的说法,就成了变频器,但是定子输出还有电压需要调节,因此不能说变频器仅是调节频率这么简单,所以我们叫它变流器。 不管是双馈型还是直驱型风力发电机组变流器,它们主电路都是交直交结构,即交流变流器。只不过永磁直驱机组不需要励磁,电流由发电机定子到变流器单向流动,双馈型或励磁直驱机组电流是双向流动。 较为广泛应用的交流励磁变速恒频双馈风力发电技术,采用双馈式异步发电机,定子直接接到电网上,转子则通过变流器接到电网,在三相变流器的控制下实现交流励磁,保持定子恒频恒压输出。原理如图所示。所以,变流器到底是什么?
所谓变流器,其实就是使电源系统的电压、频率、相数和其他电量或特性发生变化的电器设备。包括整流器(交流变直流)、逆变器(直流变交流)、交流变流器(交变交)和直流变流器(直变直)。 变流器除主电路(分别为整流电路、逆变电路、交流变换电路和直流变换电路)外,还需有控制功率开关元件通断的触发电路和实现对电能的调节、控制的控制电路。 其中触发电路包括脉冲发生器和脉冲输出器两部分。前者根据控制信号的要求产生一定频率、宽度或相位的脉冲;后者将此脉冲的电平放大为适合变流器中功率开关元件需要的驱动信号。触发电路按控制功能可分为相控触发电路(用于可控整流器、交流调压器、直接降频器和有源逆变器)、斩控触发电路和频控触发电路。采用正弦波的频控电路不仅能控制逆变器的输出电压,还能改善输出电压的质量。 控制电路按控制方式分为开环控制电路和闭环控制电路。前者主要用在要求不高的一些专用设备;后者具有自动控制和调节的作用,广泛应用在各种工作机械上。图为闭环控制系统结构图。
风电变流器采用三相电压型交-直-交双向变流器技术,核心控制采用具有快速浮点运算能力的“双DSP的全数字化控制器”;在发电机的转子侧变流器实现定子磁场定向矢量控制策略,电网侧变流器实现电网电压定向矢量控制策略;系统具有输入输出功率因数可调、自动软并网和最大功率点跟踪控制功能。图为一款变流器内部照片。