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1、A M S C变 频 器 现 场 培 训1 2/0 3/2 0 0 8目录PM3000变频器硬件变频器硬件PM3000变频器控制变频器控制AMSC变频器在双馈风力发电系统中的应用变频器在双馈风力发电系统中的应用现场软件工具与故障分析现场软件工具与故障分析P M 3 0 0 0变 频 器 硬 件PM3000W 技术规格PM3000 外观图PM3000 外观图PM3000 外观图PM3000 外观图PM3000 外观图变频器的功率模块IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor绝缘栅双极型晶体管绝缘栅双极型晶体管)上桥下桥变频器的功率模块IGBT:FS450R17K
2、E4,1700V,450A,IGBT4 technologyLSC:Three IGBTs paralleled for each phase,1350AGSC:same as LSC,1350A for each phaseDC Bus capacitor 4320uF(270uF x 16)Nominal DC bus voltage 1150VSwitching frequency 3kHzDBR is available(not for retrofit unit)Control circuitry is referenced to groundPM3000变频器拓扑结构LSC,GSC
3、集成式的背靠背设计内置的Dynamic Breaking Resistor(DBR)提高对电网波动的调节能力PM3000变频器信号传输途径PM3000IGBT信号引脚IGBT引脚图IGBT实物图PM3000 Adapter boardDrive IGBT based on PWM inputDe-sat sensing feed backActive clamp to minimize Vce overshootGate protectionadapter board signalsSimplified gate driver stagePM3000 Interface boardASIM板和
4、IGBT之间的接口EICE driver将上桥和下桥IGBT的PWM信号隔离EICE driver为上桥和下桥IGBT提供隔离的15V电源将PWM信号传输给3个并联的IGBT模块检测IGBT Vce以诊断de-sat故障检测IGBT温度PM3000 Interface board进线信号驱动信号处理PM3000 Interface boardEICE Driver信号处理PM3000 Interface boardEICE Driver功能框图PM3000 Interface board Desat保护IGBT de-sat protectionRC circuit set de-sat re
5、ference curveResistor set voltage threshold for de-sat comparisonCapacitor set the curve settling timePM3000 Interface board Desat示意PM3000 Interface boardIGBT温度检测负的温度传感器最高的IGBT温度被采集Interface板信号输出PM3000 ASIM board与风机电控系统的接口CAN通讯三相电流电压检测直流母线电压检测编码器接口同步信号温度传感器接口数字量输出电源供应IGBT驱动信号传输网侧与机侧控制卡的连接PM3000 ASIM
6、 board编码器接口IF(A_Ris.Q0 AND B)OR(A_Fal.Q0 AND NOT B)OR(B_Ris.Q0 AND NOT A)OR(B_Fal.Q0 AND A)THENPosition:=Position-1;ELSIF(A_Ris.Q0 AND NOT B)OR(A_Fal.Q0 AND B)OR(B_Ris.Q0 AND A)OR(B_Fal.Q0 AND NOT A)THENPosition:=Position+1;END_IFPM3000 ASIM board同步信号接口PM3000 ASIM board电网电压测量测量Vba,VcbPM3000 ASIM boa
7、rdCrowbar控制PM3000 ASIM boardDI网侧断路器反馈DO网侧断路器线圈DO预充电接触器线圈DO安全链触点DO转子侧断路器线圈DI转子侧断路器反馈PM3000 ASIM boardPM3000IO接口PM3000 ASIM boardIGBT驱动信号输出接头网侧,机侧各3个接头,每个接头控制1相DBR1个接头PM3000 ASIM board机侧控制卡接口PM3000 ASIM board网侧控制卡接口PM3000 ASIM boardCAN总线结构DSPBDSPALSCDSPBDSPAPLC5 ms(1)5 ms(2)40 ms(3)10 ms(5)10 ms(4)GSC
8、333 s (7)on demand(6)15ms(11)5 ms (8)15 ms (9)on demand (10)on demand(12)P M 3 0 0 0变 频 器 控 制PM3000变频器的控制Uab=+UdcUab=-UdcPM3000-PWM斩波Uout=Udc*t1+(-Udc)*(T-t1)=Udc*(2*t1-T)PM3000-电压输出V1(001)V3(011)V2(010)V6(110)V4(100)V5(101)V0(000)V7(111)V1V2V3*fuvf1vf2eight switching vectorsVoltage SynthesisVoltage
9、 source inverterPM3000-2相/3相坐标变换iitiabciaibicti)32cos()32cos()cos(+=tIitIitIicba)sin()cos(tIitIi=iiCiiiabc=C=231121203232Three phase frameTwo phase frame3相分量可以用一个空间矢量来表示空间矢量的长度等于对应相分量的V或I的幅值空间矢量可以转换成对应的3相坐标系或2相坐标系PM3000-旋转坐标变换 t dqidiqiiRotating frameStationary frametitiititiiqdcossinsincos+=+=从静止坐标
10、系到同步旋转坐标系的变换静止坐标系中的交流分量变换为同步坐标系中的直流分量PM3000-控制目标LSC通过控制直流母线电压恒定来保持有功功率平衡直流母线电压调节器生成LSC的有功电流指令PLC根据风机运行状态和无功功率要求,发送无功电流指令给LSCPLC根据风机运行状态和无功功率要求,发送有功和无功电流指令给GSCPM3000-网侧变频器控制逻辑PM3000-机侧变频器控制逻辑PM3000-状态流程图SelftestREADYPrechargeSynchronizeLine FilterChangeContactorLoad DC busARMEDSynchronizeGeneratorPRO
11、DUCTIONSwitch GEN.offSwitch GSC offGoto ReadyGoto ArmedGoto BlockedBLOCKEDResetLsc is switched offStopStopStopStopStopGsc is switched off,switch Lsc offNORMAL OPERATIONTorque zeroGsc is switched off TimeoutTimeoutTimeoutTimeoutTimeoutTimeoutTimeoutResetdemandResetdemandStop,orout of speed rangeStop,
12、or out ofspeed rangeSync.OKRun GscUdcUdcref Line contactorfeedbackLsc voltagesynchronizedUdc OKRun LscSelftest OKGotoGrid OKGsc is switched off TimeoutPM3000-PLC发送给变频器的数据Control word:0:Handshake bit plc-converter1:Run line side converter2:Run generator side converter3:Reserve4:Reset converter5:pre-c
13、harge contactor feedback:1:closed,0:open6:enable test mode for converter7:start test mode8:commissioning control bit09:commissioning control bit110:commissioning control bit211:Test mode bit012:Test mode bit113:Test mode bit214:Test mode bit315:Test mode bit42)demanded value of rotor Id(for active p
14、ower)3)demanded value of rotor Iq(for reactive power)4)demanded value of LSC reactive currentAMSC变频器在双馈风力发电系统中的应用变频器在双馈风力发电系统中的应用风力发电主流技术双馈双馈发电机发电机永磁直驱同步发电机永磁直驱同步发电机直驱风力发电系统直驱风力发电系统2008-07-054793.2%转化转化率率100%变频器变频器发电机发电机4.0%2.8%损耗损耗损耗损耗77.8%100%19.4%0.8%损耗损耗变频器变频器18.6%96.4%Netz2.8%损耗损耗发电机发电机=双馈发电系统2
15、008-07-0548直驱与双馈的比较双馈的优点双馈的优点 风机容量大风机容量大 低损耗低损耗 变速变速 高效率高效率 低成低成本本双馈发电系统FL1500一次接线图变频器柜PM3000 接线图接线图双馈风机的启动预充电双馈风机的启动网侧变频器同步双馈风机的启动闭合网侧开关双馈风机的启动启动机侧变频器双馈风机的启动发电机同步双馈风机的启动发电机并网PM3000-网侧变频器并网波形PM3000-机侧变频器同步波形LSC current and DC bus voltageTime(sec)2.12.122.142.162.182.22.222.242.262.282.3-100100300500
16、7009001100GSC currentTime(sec)2.12.122.142.162.182.22.222.242.262.282.3-200-150-100-50050100150Line and stator voltageTime(sec)2.12.122.142.162.182.22.222.242.262.282.3-1000-500050010001500PM3000-发电机定子并网波形PM3000-发电机加速GSC电流PM3000-1.5MW风机满功率运行波形双馈风机的能量流动同步转速以上双馈风机的能量流动同步转速以下 过过电压保护电压保护 保护直流母线保护直流母线cro
17、wbar2008-07-0567软件设置触发值软件设置触发值PM3000为为1350VCrowbar保护直流母线2008-07-0568crowbar2008-07-0569crowbar直流母线电压上升2008-07-0570Crowbar触发Crowbar2008-07-0571Crowbar短路电机转子绕组2008-07-0572Crowbar电阻压降信号反馈2008-07-0573LVRT什么是LVRT2008-07-0574LVRT实际的电压跌落2008-07-0575LVRT各国的LVRT要求2008-07-0576PM3000手动测试流程图-2:crowbar test-1:ov
18、erspeed relay open0-automatic mode active1-enter manual control2-switch 230V relay on3-switch precharge unit on4-switch LSC on5-LSC low load6-LSC synchronize7-Close line side contacter8-switch GSC on,with small load9-synchronize GSC to the grid10-close stator contactor,production mode with no power1
19、1-production with max.25%of rated power12-production with max.50%of rated power13-production with max.75%of rated power15-production with max.rated power现场软件工具与故障分析现场软件工具列表Control Panel（控制面板）（控制面板）WPM Server（WPM服务器服务器)WPM Local(当地当地WPM）WPM Trace(WPM 追踪）追踪）(AMSC GUI)(Windtec Helpdesk)PM AnalyzerSCL控制
20、面板控制面板MPLC-Tarce 示波功能示波功能 最小采样时间最小采样时间:5ms 最多可追踪变量最多可追踪变量:8 最多采样点最多采样点:1024 触发条件触发条件:可设置可设置 导出导出:CSV格式的文件格式的文件M-PLC trace2008-07-0581M-PLC trace设置设置82WPM 服务器服务器实时曲线实时曲线远程控制远程控制故障记录（容量无限故障记录（容量无限制）制）报表功能报表功能运行统计运行统计功率曲线功率曲线等等等等83WMP 服务器与WMP 就地WPM LocalWPM Server运行之前要先连接运行之前要先连接365天天24小时运行并存储小时运行并存储数据
21、数据手动操作手动操作自动记录也可手动操作自动记录也可手动操作单台风机单台风机风场风场风机查看风机查看风场查看风场查看WPM 跟踪跟踪050100150200250300350400450050000100000150000200000250000300000msV.OBatCha1UpsBatVolBat.Sta x100WPM-Trace 功能比示波器功能比示波器强（统计量多）强（统计量多）通过以态网进入所有风机通过以态网进入所有风机 操作简单操作简单 采集下来的数据容易处理采集下来的数据容易处理P-GUI 电力变频器的示波工具电力变频器的示波工具 触发条件触发条件:可设置可设置 最小采样时
22、间最小采样时间:330s 导出导出:txt文件格式文件格式AMSC GUIPM Analyzer:改变改变PM3000的参数的参数PM Analyzer:故障和报警故障和报警PM Analyzer:变量变量TraceSCL:控制控制PM3000Helpdesk 和和Windtec 直接交流直接交流 问题问题 故障故障 软件和新程序软件和新程序Helpdesk2008-07-0591 查看故障代码及其含义查看故障代码及其含义 经验经验处理（如断电重启，等等）处理（如断电重启，等等）查看变频器指示灯状态查看变频器指示灯状态 查找故障产生的查找故障产生的条件，追查故障原因条件，追查故障原因 WPM-
23、Trace分析故障数据分析故障数据 其它仪器其它仪器 Helpdesk故障分析故障分析经典方法经典方法查看变频器指示灯状态查看变频器指示灯状态编码器编码器 控制卡控制卡驱动卡驱动卡LEM+LEM-网侧开网侧开关状态关状态定子开定子开关状态关状态合网侧合网侧 预充电预充电 安全链安全链 合定子合定子总电源总电源板电源板电源CAN电源电源DSPA运行运行DSPB运行运行控制卡电源控制卡电源故障分析举例故障分析举例ConErrSto137 电网电压低电网电压低故障分析举例故障分析举例ConErrSto137 电网电压低电网电压低故障分析举例故障分析举例ConErrSto137 电网电压低电网电压低故障分析举例故障分析举例ConErrSto137 电网电压低电网电压低ENDEND谢谢谢谢