变频器技术说明书 变频器参数及功能详解.docx
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变频器技术说明书变频器参数及功能详解
变频器技术说明书变频器参数及功能详解
变频器作为变速恒频风电机组的重要功能部件，是发电控制的关键部件；作为机组的重要制动环节，也是关系到机组安全的关键部件。
了解变频器的功能及实现原理对于理解机组运行原理、使用及维护机组有着重要的作用；同时变频器作为机组的“警报”单元，也是故障出现比较多的部件，机组的很多问题会通过变频器表现出来，甚至机械方面的原因。
深入了解变频器对解决机组正常运行是一项重要的环节。
本技术说明书未包含变频器调试规范，请参见《HZ2.0MW风力发电机组车间调试手册》
1.1概述
1.2变频器结构
1.3变频器工作原理
1.4变频器基本参数
1.5变频器软件DrivewindowsPC使用说明
1.6变频器程序功能
1.7控制方框图
1.8信号与参数功能
1.9故障追踪
1.1概述
变频器作为一个工业产品的名称被应用在风电行业，也称变流器（converter）。
在风电行业，变频器有其特殊的结构，主要区别在于，A、风电行业的变频器带有并网柜；B、风电行业的变频器带有crowbar（电网故障时，用于保护变频器）。
另外风电变流器应满足恶劣、高海拔、振动、高温、低温等环境的要求，环境的要求详见第四部发电系统技术条件。
我公司2.0MW风电机组采用双馈发电方式，因此对于全功率变频器的原理及实现方式不予介绍。
本部分变频器的目标对象是ABB生产的ACS800-67－1160/480，该变频器作为一款广泛应用的风电变频器，其结构、原理、功能等方面与各主流的变频器基本一致。
1.2双馈变频器的结构
双馈变频器主要分两部分：
并网柜和基本柜。
HZ2.0MW风力发电机组的变频器安装在机舱内。
基本柜分为：
网侧变频器、转子侧变频器、直流环节、控制柜。
基本柜及并网柜的硬件部分详见《变频器技术说明书硬件部分》。
1.3变频器的工作原理
1.3.1基本柜工作原理
基本柜包含网侧变频器（ISU）、转子侧变频器（INU）、直流环节（DClink）、控制柜（CCU）。
基本柜的主要作用是完成发电机转子与电网功率交换。
基本柜连接到发电机转子和电网之间。
根据最大功率曲线，发电机转子转速与风速成比例变化。
为了保证转子转速最优，风轮叶片的角度通过变桨系统进行调整。
但是，角度的调整是一个非常缓慢的过程。
为了补偿转子转速快速的变化，变频器快速增加或降低转子磁场旋转速度，保证了发电机运行在最佳转速下。
当风速降低时，变频器从电源获得能量并增加转子磁场转速，以保证定子有能力向电网提供能量。
同样，在风速增加时转子磁场的转速会降低。
超过同步转速以上时变频器改变加在转子上磁场的方向，转子产生的能量可以送至电网。
图1.3.1变频器基本结构
1.3.2并网原理
1.3.2.1并网过程分为两个部分：
同步和并网。
并网的基本条件是：
定子电压和电网电压同幅、同相位、同频、同相序。
变频器通过检测发电机转子的位置，及电网磁场电角度，给定发电机转子励磁，使得发电机定子电压满足并网条件。
1.3.2.2同步主要目的是：
在闭合定子和电网之间的主断路器前，迫使定子电压与电网电压同步。
这会降低断路器闭合时的瞬态电流转矩冲击。
为了正确地完成这个动作，电网、定子、转子和编码器的相序必须正确。
其次目的是：
确定由编码器测出的转子的实际位置，以便转子磁通能正确的转换到定子侧，反之亦然。
DTC转矩控制器依赖于由编码器测出的实际位置值，因为它必须从同步侧到转子侧旋转定子磁通。
为了确定这个位置，必须使用编码器校准。
因为编码器在每次启动期间自动校准，所以就没有必要调整编码器的机械位置。
电压同步是同步模式的主要目的。
没有编码器的校准，电压同步不可能完成。
在启动时进行相序检查在编码器校准和电压同步期间，程序确保电网、编码器、定子和转子相序是正确的。
电网的U-相经由主断路器，连接到定子的U-相上（同样的V-相和W-相）。
调试相位要求
接下来的在启动期间按照如下步骤自动执行：
电网相序
电网磁通是一个测量值。
磁通的角度被计算出来，并经过滤波。
其结果是电网磁通的角速度可以被接收到。
如果速度是负数，则电网相序是不正确的。
编码器相序
发电机的实际速度是从编码器的速度反馈接收到的。
如果方向是负值，则编码器的相序是错误的。
注意：
这种检测仅在运行命令发出后才被执行。
定子相序
在正常运行期间，电网磁通和定子磁通以电网频率顺时针旋转。
如果转子的磁通速度和滑差之和不是按照定子磁通的频率旋转，则定子相序是不正确的。
注意：
转子磁通的旋转速度不受转子相序的约束。
定子相序错误的典型图形：
图1.3.2-1定子相序错误
转子相序
当转子相序正确时，两个磁通矢量之间的标量积大约是+1。
当转子相序不正确时，两个磁通矢量之间的标量积大约是-1。
图1.3.2-2转子相序错误
1.3.2.3并网
对双馈发电方式将风力发电机连接到电网上的步骤如下：
如果转子速度处于预定的正常运行范围（例如从同步速度的70%到130%），则系统可以运行。
开关S1闭合启动网侧变流器，为转子侧变流器建立直流环节。
开关S2仍然断开。
转子侧变流器测量电网电压（开关S2的输入侧）和定子电压。
转子侧变流器切换到同步模式。
转子侧变流器励磁转子绕组，以便感应出的定子电压与电网电压同步（与电网电压频率和幅值相同）。
开关S2闭合，且控制器切换到转矩控制模式。
现在准备接收主控的转矩和功率因数命令。
产生到电网的功率（定子+转子）与转矩给定和机械速度有关。
正常的停止步骤如下：
系统恢复到转矩控制模式，并且转子速度处于预定的正常运行范围内（例如从同步速度的70%到130%）。
在接收到停机命令后，传动程序设置转子侧变流器的转矩给定为零，功率因数命令为1（在这些条件下，定子电流为零）。
当传动检测到零电压和零电流通过开关S2，则断开关S2。
转子侧变流器停止运行，接着网侧变流器停止运行。
1.4变频器基本参数
变频器的额定值应符合EN61800-2的规定；
风力发电机组额定功率：
2068kW；
网侧额定容量：
480kVA；
转子侧额定容量：
960kVA；
网侧额定电压：
690V±10％；
网侧额定频率：
50Hz±2.5％；
网侧额定电流：
400A；
转子侧额定电流：
800A
冷却方式：
空冷4240m3/h
或水冷70l/min水压1.3bar
安装位置：
机舱
外形尺寸：
2300mm×1800mm×800mm
注：
不同品牌的2.0MW变频器的参数略有不同，以上参数是最低要求。
1.5变频器软件DrivewindowsPC使用说明
DrivewindowsPC是用于调试和本地控制变频器（ABB，ACS800系列）的软件。
软件的详细说明参见《usermanual》。
本部分对该软件就调试变频器方面的操作做简要介绍。
1.5.1软件介绍
1.5.1.1软件安装说明
WindowsXP操作系统下安装方式与普通软件安装一致。
Windowsvista操作系统下安装说明：
右键点击安装文件setup.exe，选择兼容性，选择在windowsXP环境下使用。
确定后，双击安装文件，完成安装。
重启电脑。
1.5.1.2调试配置及软件配置
连接变频器调试工具USB接口，另一端连接变频器NDCU-33板的CH3接口。
若要连接环网结构请参见《变频器车间调试规范》
用Drivewindows连接变频器见图1.5.1.2-1。
图1.5.1.2-1
首次启动软件需进行以下设置：
ab
cd
ef
g
完成a、b、c、d、e、f、g步骤后软件配置完毕。
1.5.1.1软件界面
图1.5.1界面
1.5.2软件功能
基于DriveOPC
信号检测
监视传动的实际状态
传动参数维护
数据记录器功能
故障记录器功能
完善的备份
可连接多个变频器
Drivewindows软件可以监控和修改到变频器绝大多数参数，可满足调试和维护的使用，部分隐藏参数需输入密码才可以修改，一些参数需要经过当地ABB同意后才可以修改，关于参数的功能将在1.6部分重介绍。
1.5.3软件操作
1.5.3.1浏览信号和参数
1.5.3.2修改参数
1.5.3.3保存参数
1.5.3.4下载参数
a、b、
c、
只有99组参数以前的参数可以被下载（只读参数出外）。
下载参数后需对比参数检查参数一致性。
（由于意外的原因可能导致某些参数可能会下载失败，故对比参数是必须的）
1.5.3.5对比参数
不一致的参数可能会包含一些实时改变的参数，这类参数可以不予考虑。
1.5.3.6本地控制和远程控制的切换
本地控制是指采用Drivewindows对变频器进行控制。
远程控制是释放本地控制权，由远程通讯（现场总线）进行控制。
1.5.3.7变频器控制工具栏
1.5.3.8故障或事件日志
1.5.3.9清除故障日志
1.5.3.10示波器功能
图形化监控方式，可监控多台变频器
最多可显示6路信号
最短扫描周期1ms
多种颜色显示和打印
可导出文件形式
Historybuffer一般设置为2000s到20000s之间根据需要监控的时间长短来设定，数据设定过大可能溢出电脑内存。
注：
监控记录在电脑的内存里，关闭电脑会导致监控记录丢失，应在关闭软件之前对监控记录进行保存。
操作过程见下图
abc
d
e
f
g
h
1.5.3.11数据记录datalogger
数据记录是一种快速的记录，记录在变频器内，通过上传可以显示和保存在电脑里。
数据记录功能可以记录由各种事件、故障触发的被选参数在触发点前后的一段时间的波形。
触发的条件可以是故障触发或参数的上升延、下降延触发，是重要的故障排除测试手段。
设置记录变量，触发条件
启动记录功能
条件触发或故障触发，上传波形
如下图：
1.5.3.12系统备份与恢复
系统恢复
一般通过CH3连接变频器失败时，且确认光纤安装无误，可考虑采用系统恢复文件。
1.6变频器程序功能
1.6.1概述
本节介绍了程序功能。
对于每种功能，列出了关于用户设置，实际信号和故障警告信息的参考列表。
1.6.2本地控制和外部控制（远程控制）
当传动处于本地控制时，传动命令是由DriveWindowPC工具发出的。
DriveWindow总是优先于外部控制信号源。
当传动处于外部控制时，命令是通过现场总线接口发出的。
转子侧变流器的NDCU传动控制单元包含了三个通讯通道：
•通道CH0，用于现场总线模块
•通道CH3，用于PC工具
•通道CH4，用于NETA以太网适配器
设置
参数
附加信息
70.01CH0NODEADDR
用于现场总线适配器的节点地址
70.15CH3NODEADDR
用于DriveWindowPC工具的节点地址
70.21CH4NODEADDR
用于NETA模块的节点地址
70.02CH0LINKCONTROL
LEDs发射的光强度
70.06CH1LINKCONTROL
70.12CH2LINKCONTROL
70.16CH3LINKCONTROL
70.22CH4LINKCONTROL
70.04CH0TIMEOUT
定义在激活一个通讯中断故障CHOCOMFAULT之前的时间延迟。
当连接失败未能更新信息时，时间计数器开始工作。
70.23CH4BAUDRATE
DDCS通道CH4的通讯速率
98.02COMMMODULE
激活串口通讯
关于现场总线通讯，参见《主控软件技术说明书现场总线控制》。
诊断
故障
附加信息
CH0COMFAULT
在传动与连接到通道CH0的外部控制系统间的周期通讯丢失。
PANELLOST
DriveWIndowPC工具或控制盘选作控制地时停止通讯
1.6.3给定
在本地模式下的给定在本地模式下，用户能定义如下给定：
参数
附加信息
24.01LOCALREACTPREF
无功功率给定
25.04TORQUEREFA
转矩给定
113.02SPEEDREF
速度给定
由于给定值没有斜坡环节，建议给定值按照较小的步幅变化（比如5...10%）。
在外部控制模式下给定在外部控制模式下，使用下列给定：
参数
附加信息
23.05REACTPOWREF
来自于外部控制的无功功率整数给定值。
详情参见第43页的无功功率给定的内容。
25.04TORQUEREFA
转矩给定
113.02SPEEDREF
速度给定，单位：
rpm
113.03LVRTIQREF
在电网电压闪落期间，容性无功电流给定
无功功率给定
无功功率给定来自于外部控制。
用户能定义一个值，传动自动将该值叠加到给定中。
无功功率给定类型（PERCENT/kVAr/PHII/COSPHII）能通过参数选择。
设置
参数
附加信息
23.04REACTPOWREFSEL
无功功率给定类型注意：
虽然用户可以给出通过四种不同的格式给出无功功率给定值，但是控制软件会重新计算给定值，并始终将kVAr作为DTC的最终给定类型。
24.06REACTPOWADD
叠加到无功功率给定的常数（该值用来补偿主变压器励磁功率）
诊断
参数
附加信息
01.07REACTPOWER[kW]
有功功率
23.05REACTPOWREF
来自于外部控制的无功功率给定整数值
举例1：
使用给定类型PHII（φ角）传动需要的有功功率是1550kW/+10deg，发电机额定功率是1715kW。
以kVAr和%为单位的无功功率值分别采用下列等式得到：
参数
设定值
信息
23.04REACTPOWREFSEL
PHII
23.05REACTPOWREF
1000
+10度。
正号等于容性无功功率
24.05REACTPOWERREF[%]
15.94
换算的kVAr给定
90.03DSET10VAL3
2305
外部控制系统以整数格式发送无功功率给定给dataset10的dataword3。
dataset（数据集）的内容用参数23.05REACTPOWREF监控。
99.06MOTORNOMPOWER
1715
发电机额定功率，单位：
kW
例2:
使用给定类型kVAr（千乏）
传动需要的有功功率是1550kW（1000kVAr），发电机额定功率是1715kW。
无功功率单位是%的值，分别采用下面等式得到：
参数
设定值
信息
23.04REACTPOWREFSEL
kVAr
23.05REACTPOWREF
1000
1000kVAr。
正号等于容性无功功率
24.05REACTPOWERREF[%]
58.3%
换算的kVAr给定
90.03DSET10VAL3
2305
外部控制系统以整数格式发送无功功率给定给dataset10的dataword3。
dataset（数据集）的内容用参数23.05REACTPOWREF监控。
99.06MOTORNOMPOWER
1715
发电机额定功率，单位：
kW
例3:
使用给定类型COSPHII（COSφ）
传动需要的有功功率是1550kW/-0.9容性，发电机额定功率是1715kW。
以kVAr和%为单位的无功功率值分别采用下列等式得到：
参数
设定值
信息
23.04REACTPOWREFSEL
COSPHI
23.05REACTPOWREF
-9000
-0.9容性的。
正号等于无功感性功率
24.05REACTPOWERREF[%]
43.76%
换算的kVAr给定
90.03DSET10VAL3
2305
外部控制系统以整数格式发送无功功率给定给dataset10的dataword3。
dataset（数据集）的内容用参数23.05REACTPOWREF监控。
99.06MOTORNOMPOWER
1715
发电机额定功率，单位：
kW
例4:
使用给定类型percent（百分比）
传动需要的有功功率1550kW，无功功率给定是50%。
发电机额定功率是1715kW。
参数
设定值
信息
23.04REACTPOWREFSEL
PERCENT
23.05REACTPOWREF
5000
50%正号等于容性无功功率
24.05REACTPOWERREF[%]
50
换算的kVAr给定
参数
设定值
信息
90.03DSET10VAL3
2305
外部控制系统以整数格式发送无功功率给定给dataset10的dataword3。
dataset（数据集）的内容用参数23.05REACTPOWREF监控。
99.06MOTORNOMPOWER
1715
发电机额定功率，单位：
kW
无功功率（单位：
kVAr）采用下面等式计算：
1.6.4运行限幅值
传动应用程序有几个用户可修改的运行限幅值。
部分限幅值必须在所有的应用中都设置，因为这些限幅值根据所使用的发电机和风力轮机的不同而不同。
有些值是可选项，通常不需要改变缺省值。
设置
参数
附加信息
20.05USERPOSTORQLIM
在电动模式下的转矩限幅值。
在所有应用中必须设置。
20.06USERNEGTORQLIM
在发电模式下的转矩限幅值。
在所有应用中必须设置。
20.21SWITCHONSPEED
用于并网控制逻辑的实际速度值。
在所有应用中必须设置。
20.22SWITCHOFFSPEED
用于并网控制逻辑的实际速度值。
在所有应用中必须设置。
20.23USERKVARLIMIT
无功功率限幅值
20.24MAXFOLDBACKCURR
最大感性转子电流，在超速时，可以为发电机产生该电流。
20.25DCVOLTREFMAX
网侧变流器的最大直流电压给定值
20.26GRIDDIPUDCREF
在出现电网故障穿越情况下的网侧变流器的直流电压给定值
1.6.5可编程的模拟输出
有两组可编程的模拟输出。
被测量信号能通过模拟输出指示出来。
也能通过串行通讯给模拟输出写入某个值。
通过模拟输出编程，它能完成下列功能：
•换算和转换某个测量信号
•用低通滤波器，为测量信号滤波
设置
参数
附加信息
15.01ANALOGUEOUTPUT1/15.06ANALOGUEOUTPUT2
选择由AO1或AO2显示的实际信号
15.02INVERTAO1/15.07INVERTAO2
AO1/AO2信号取反
15.03MINIMUMAO1/15.08MINIMUMAO2
定义AO1/AO2最小值
15.04FILTERAO1/15.09FILTERAO2
定义AO1/AO2滤波时间常数
15.05SCALEAO1/15.10SCALEAO2
标定由AO1/AO2显示实际信号的额定值
15.11AO1SIGNALADD/15.13AO2SIGNALADD
叠加到AO1和AO2上的常数
15.12AO1HYST[mA）/15.14AO2HYST[mA）
AO1/AO2滞环值
诊断
诊断
参数
附加信息
01.23AO1（mA）/01.24AO2（mA）
AO1/AO2值
1.6.6可编程的继电器输出
转子侧变流器有一个可编程的继电器输出。
通过参数设置，可以选择继电器的输出状态或控制信号。
也可以通过一个串行通讯连接将数值传输给继电器输出端。
设置
参数
附加信息
14.02DO1GROUP+INDEX
DO1控制信号选择
14.03DO1BITNUMBER
诊断
参数
附加信息
01.22DOSTATUS
继电器输出状态
1.6.7实际信号
频率，电流，电压和功率
•发电机速度和转矩
•电源电压和中间直流电压
•传动温度
•数字I/O和模拟I/O状态在参数列表中，实际信号都标上了r，即只读
设置
参数
附加信息
参数组14DIGITALOUTPUTS
选择实际信号到继电器输出
参数组15ANALOGUEOUTPUTS
选择实际信号到模拟输出
70.26TOGGLEADDRESSSEL
选择实际信号作为监控触发位
92DSETTRADDR
选择实际信号到数据集（串行通讯）
诊断-总体
参数
附加信息
组01ACTUALSIGNALS…09FAULTWORDS
实际信号列表
诊断-电网信号
电网信号值指的是主电源变压器副边的信号。
通常这些信号包括网侧变流器测量值和定子侧测量值。
参数
附加信息
01.05NETFREQUENCY
电网频率
01.06LINECURRENT[A]
总的线电流
01.07REACTPOWER[kVAr]
总的无功功率
01.08POWER[kW]
总的有功功率
01.11MAINSVOLTAGE
电网电压
01.27COSFII
电网功率因数
01.28PHII
电网功率因数角
01.29APPARENTPOWER
总视在功率
诊断-现场总线的换算信号
参数
附加信息
03.01POWER*10
01.08POWER[kW]·10
03.02REACTPOWER*10
01.07REACTPOWER[kVAr]·10
03.03MAINSVOLTAGE*10
01.11MAINSVOLTAGE[V]·10
03.04LINECURRENT*10
01.06LINECURRENT[A]·10
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