白淑增
保定龙源电气有限公司，河北省保定市 0710000
摘要：随着科学技术的不断发展我国的风力发电机关键技术也有了很大的提升，其中最为主要的技术环节是变频器的控制技术。主要优势在于可以保证风电机组的运行安全，并为国家带来更好的经济效益。通过对风电场的风力发电机变频器的结构和运行原理进行分析。有利于归纳和整理日常运行过程中的细节以及维护要求，提高利用效率。
关键词：双馈异步风力发电机变频器；运行控制；技术分析
引言：风电场风机主要的控制器由硬件和软件构成。在开发过程中主要是利用PLC语言作为开发基础。为了保证更加科学和全面的进行控制信号采集，选择的风机主控制器是塔基控制柜 PLC。变频器对电流大小和频率的控制可以改变磁场的旋转频率等，更好的保持发电机具有相同的电压和频率，使发电机可顺利的运行。
一、双馈风力发电机变频器结构
双馈风力发电机变频器系统由多个部分构成。机器在运行过程中通过结构之间的良好配合保持工作状态。变频器有两个独立的网侧和机侧变频器组成，保证可以对转子进行能量的控制。
1.并网柜
并网柜是变频器电气系统的重要组成构件，可以保证系统的顺利运行。并网柜有多个组件构成，其中包括电子接触器、输入熔断器和电子电压等结构。在变网柜的底部还设有多个孔隙，主要作用在于微电网的输入和电子电缆提供接线孔，保证结构的顺利接通。连接完成之后就可进行联网。
2.控制柜
控制柜的机械回路结构较为复杂，在通信进线方面也由多个部分组成。有较多的装备可以对控制柜进行控制其中包括控制器开关、电源和加热器等。这些电气元件的主要作用是对变频器的系统进行控制和管理，从而确保从整体上对变频器的主电路和并网柜进行控制。
控制器由多个控制板块构成，主要的作用原理是对变频器实现逻辑顺序方面的控制、进行信号采集、实现对变频器的保护以及信号的完整输出等。变频器在与上位机进行通信时，主要是依靠现场总线来完成，通过将各类信号传递给上位机控制系统的方式实现信号传导。除此之外，这类控制系统通过对现场总线进行控制可完成多个指令的操作。
3.功率柜
功率柜的装配较为简单，主要有三个结构负责对装置模块进行保护。除此之外，变频器在连接过程中也可通过直流连接的方式与母线进行连接，并实现与滤波电容的并联。
3.1转子侧变频器的作用
发电机在运行过程中使用的励磁电流主要是由转子侧变频器提供的。主要可通过对电流分量进行控制的方法把握发电机的变速恒频发电情况。为了保证可以对最大功率点进行跟踪，需要控制发电机的转子转距，从而确保变频器的顺利运行。
3.2网侧变频器作用
仪器在运行过程中需要保证良好的电流波形。这类仪器可以确保电流波形保持在正弦波，与此同时在最大限度内降低谐波的含量，也可实现自由的对功率因数进行调整。稳定的变频器在与母线电压连接的过程中，使仪器在运行时可以将功因素统一在合理范围内。
3.3 crowbar保护模块作用
保护作用主要体现在对触发回路以及发电机转子侧的保护。发电机在运行过程中可能受到多种因素的干扰，从而导致电压的迅速降低，这种情况下为了对转子的过电流量进行控制，模块的保护作用被触发。主要的工作原理是通过对发电机的电子绕组进行短路处理，使电阻产生其他的旁路通道，电子的阻抗程度加大就会使转子的电流逐渐的减弱，实现了对电流和电压的控制，充分的发挥变频器的保护作用。与此同时发电机可以对电网电压进行有效控制，实现低电压的穿越功能。
3.4滤波电容作用
微波电容发挥作用的方式，主要是通过与母线进行连接来完成的。
变频器在进行能量循环时，微波电容需要对滤波器行平滑处理，除此之外，通过缓冲的作用手段解决无功能量，在最大程度内保证抑制电流测电压谐波分量，将直流侧的电压稳定在规范范围内。
4.电抗柜
电抗柜在构成上包含输入和输出电抗，主要作用不仅可以实现滤波功能，还可保证电瓶器在运行过程中具有较为稳定的电流和动态特性。通过电气制约的方法对变频器的功率进行控制。
二、双馈异步风力发电机变频器能量循环及控制过程概述
1.变频器能量循环
风力发电机在运行过程中受到多种状态的动态转换的控制。其中包括亚同步、同步和超同步三种类型。使变频器在工作过程中可以实现整流或逆变状态的变化。状态的改变受到有过规律的流动影响，其中包括流动传输的方向。在对网侧和转子侧的变频器进行控制时，需要依靠模块驱动装置，使触发的电路处于接通或断开的状态，最终实现整体上对电能循环的调节和控制。当发电机处于亚同步的运行状态时，转子侧的变频器整体工作状态属于逆变状态，对于能量的吸收也处于直流电容，在这过程中电容电压也保持下降，使变频器的工作状态切换成整流状态，更加有利于对电容电压稳定性的维持。大风力发电机属于超同步状态时，变频器输出的电流形式主要是交流励磁电流，实现将有功功率馈入到电网中。电容电压也有下降的趋势，并完成逆流状态的转换，使电容电压维持在稳定的状态下。
2.控制过程
风电机首先需要对故障问题进行自检，发现无故障时进行信号的上传。当变频器转换成预充电状态时，受到合闸带电状态的影响，变频器的电源以及控制电板都处于带电的状态。与充电主要的作用在于避免变频器和滤波回路之间产生较大的电势差，从而使变频器受到损伤。变频器会对转换单元发送信号，使其处于主控待机的状态。操作过程中转子侧变频器首先完成撤载操作，转矩的指令达到零后，变频器的整体操作状态逐渐缓慢，最终处于待机的状态。在这种状态下，网侧的变频器会以稳定的电流支撑实现电压的正常运行，处于空载的运行模式。
三、双馈异步风力发电机变频器使用注意项
对于风力发电机来说相同生产厂家的同容量类型的发电机均会使用具有相同电阻和变频器的保护模块。通过实际的操作和使用发现，相同的发电机在实际的运行过程中仍然会存在阻抗特性上的微小差异。主要体现在发电机的接入点受到电压跌落的影响之后，发电机在进行转子电流衰减过程中存在一定的时间和过度的偏差，这是造成相同发电机产生不同冲击转矩的主要原因。因此在选用crowbar电阻时，风电场需要对每个发电机进行参数的检测和调整，避免出现电阻值相差较大引起的参数误差。正常情况下对变频器的直流电母电压范围具有一定的要求，需要将其控制在1300伏之内，电压的合理控制主要是为了保障机组不脱网。
变频器在运行过程中，为了保障良好的运行状态，需要对变频器柜进行日常的维护。较大的昼夜温差以及湿度会使变频器柜内结露，变频器无法稳定的进行运行。日常的维护工作主要包括对并网柜和控制柜进行监督和定期的除湿维护，使各项设备柜具有良好的密封状态，恶劣的天气下可通过加装除湿机的方式，保持各项设备柜内的良好环境。
检修人员在进行定期的检修维护工作时，需要重点进行通信总线整体布置工艺的检查，除此之外，总线屏蔽接地端子是否具有良好的紧密性也十分重要，尽量避免由于接地效果差以及回路与接线的不规则缠绕造成异常干扰信号的产生。
结束语
科学技术的不断发展，使风电场更加注重对变频器原理以及运行特征的分析。通过对双馈异步电机变频器的结构和故障进行分析和了解，有利于完善日常的维护和检修工作。维修过程需根据维护手册来完成，将重点的强化内容放在对电气的测量、温度测量元件和相关电阻等的维护上，使变频器的运行更加可靠，充分的发挥发电效益。
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