SWITCH变流器在兆瓦级直驱型风机中的应用

    由于必须使用全功率变流器，在这一个部件上的成本也要高出50%。相应的，变流器故障率也较双馈型机组更高。

    目前，金风公司1.5MW直驱型机组已经在新疆、内蒙、渤海湾等多个现场运行了两年以上，其可利用率不断上升，发电量高、易于维护等优点也逐渐为各个业主所认可。

    3. SWITCH变流器的原理和特点

    3.1. 基本参数

    电机参数：

    双绕组，

    额定电压：690V

    额定功率：1600kW

    每绕组额定电流：620A

    额定频率：13.7Hz

    功率因数：1.0

    电网参数：

    额定电压：690V

    额定频率：50/60Hz

    额定电流：1320A

    功率因数：0.95。

    等效年工作时间：3500小时。

    环境参数：

    运行环境温度：-40～+40摄氏度

    储存环境温度：-50～+50摄氏度

    运行湿度：<90%

    3.2. 拓扑结构

 

 

图3：switch变流器一次系统图

    从上图中可见，SWITCH变流器主要由网侧逆变单元1U1，电机侧逆变单元2U1, 3U1和制动单元4U1组成。每个模块的设计原理均相同，在结构和关键器件选型上有所差别。这样在保证了较低成本的同时提高了生产的一致性，降低了产业化的难度。

    为了保护电机绝缘，在电机侧逆变单元出口处还设置了dudt滤波器。

    3.3. 控制及保护原理

    和大多数商用四象限变频器一样，switch在控制上采用了分布式控制的方式，也即每个功率模块都能够独立的执行控制、保护、监测等功能，模块之间则通过现场总线连接。

 

 图4：模块间通信拓扑

    为了实现控制目标解耦，在网侧逆变单元处采用了以直流电压恒定为目标的控制方式，在电机侧采用了跟踪风机控制器给定转矩的方式。

    下图给出了网侧控制逻辑框图：