MW級雙饋變流器項目-北京市技術進步獎答辯材料1-上傳

111北京市科學技術進步獎答辯MW級雙饋變流器關鍵技術研究及應用三一電氣有限責任公司任曉峰，韓艷娟2011年9月2匯報目錄1、立項背景2、總體思路3、主要技術內容及創(chuàng)新點4、主要技術指標的先進性5、市場競爭力6、知識產(chǎn)權的情況7、應用推廣8、經(jīng)濟社會效益情況

風電產(chǎn)業(yè)仍然處于快速發(fā)展時期，對變流器的需求量大。根據(jù)目前國家規(guī)劃，2020年風電裝機達到150GW，變流器約占整機成本的10%，預計變流器市場為52-55億/年。變流器是風機的關鍵部件。風電電能質量的好壞；電網(wǎng)故障時，低電壓穿越能力；風電場有功、無功調度能力，關鍵取決于變流器的品質。三一電氣作為整機廠商，要不斷提高風機品質，需要掌握變流器關鍵技術。據(jù)歐洲風能協(xié)會統(tǒng)計，導致風機停機，故障率最高的部件，變流器排在第二位。1、立項背景—產(chǎn)業(yè)背景風機變流器主要依靠進口。進口品牌市場占有率超過95%。國內產(chǎn)品變流器產(chǎn)品的主要問題：

1.產(chǎn)品的可靠性。國內變頻器廠商，按大功電動機變頻器的思路去開發(fā)，雙饋風力發(fā)電特點認識不足；大功率PWM整流技術、逆變技術積累的欠缺，等等問題，造成變流器故障率高。

2.低電壓穿越問題（電網(wǎng)適應性問題的一部分）；1、立項背景

——國內變流器行業(yè)的挑戰(zhàn)2、研發(fā)及產(chǎn)品化總體思路

在關鍵技術上突破，由點帶面，提高產(chǎn)品競爭力。做好電網(wǎng)適應性、環(huán)境適應性。包括高精度的矢量控制，低電壓穿越技術，大功率電子電路的水冷技術可靠性在第一位。做好實驗檢測體系，質保體系。建立好團隊。培養(yǎng)勤奮、嚴謹、勇于承擔責任的團隊精神。75kW和1.5MW對拖試驗臺高低溫試驗設備高低氣壓試驗設備三一電氣整機試驗臺1.5MW雙饋變流器產(chǎn)品3、主要技術內容及創(chuàng)新點1）該技術保證了矢量控制精度。矢量控制是關鍵技術之一。高精度、快速矢量控制前提，是矢量角度精確計算。

2）避免變流器上電調試時，人工設定參數(shù)。減化了調試維護工作，3）可監(jiān)測編碼連接完好狀態(tài)。

4）領先其它廠商申請專利，2008年11月。3.1雙饋電機轉子初始位置角度檢測技術3.2

低電壓穿越能力突然斷電Powerfailure電壓突降Powersag電壓突升Powersurge持續(xù)低電壓Undervoltage持續(xù)高電壓Overvoltage

1.LVRT功能，在2011年已經(jīng)成為變流器必備功能。當電網(wǎng)中風電比重比較大時，在電網(wǎng)故障時，機組脫網(wǎng)會加劇故障，不利于電網(wǎng)穩(wěn)定。因此要求實現(xiàn)不脫網(wǎng)運行(即LVRT，低電壓穿越)，且可以向電網(wǎng)提供一定的補償。2.三一電氣公司已經(jīng)在張北滿井實驗風場，建立1.5MW實驗風機，正在進行國家電網(wǎng)電力科學院的測試認證LVRT研發(fā)中，解決了以下關鍵技術點：

1)控制器的快速跟蹤電網(wǎng)電壓能力。

2)在電網(wǎng)跌落等擾動的情況下，鎖相技術。

3)輔助硬件電路的設計4）電網(wǎng)電壓跌落模擬裝置的開發(fā)1.5MW風機，電網(wǎng)電壓跌落50%的典型過程。電壓跌落實例690V側,張北風場2011-11-16日通道1:電網(wǎng)電壓200V/grid通道2：網(wǎng)側電流200A/grid通道3：直流側電壓200V/grid電網(wǎng)線電壓直流側電壓網(wǎng)側相電流圖中可以看到，電壓跌落特點，電流沖擊特點，直流側控制特點3.3局部電網(wǎng)保護功能（1）多臺風機發(fā)電組成的電網(wǎng)運行特點（2）風電場所處電網(wǎng)偏遠，管理制度粗糙（3）出現(xiàn)局部電網(wǎng)時，迅速發(fā)出大量感性無功平衡，減少發(fā)電機有功出力

本項目開發(fā)了一種液冷與空調混合冷卻的散熱方式，解決了變流器的防護與散熱問題，既可防風沙、海上鹽霧腐蝕，又滿足器件的散熱要求。整機柜體防護達到IP54。根據(jù)選配不同的配置，變流器可運用于海上和陸上。采用水冷配合空調散熱代替?zhèn)鹘y(tǒng)風扇散熱方式，借鑒汽車散熱結構，水冷柜四面裝置散熱片，散熱效果優(yōu)異且可靠性高，該技術屬同行業(yè)同類產(chǎn)品首創(chuàng)，已經(jīng)申請專利，授權公告號：CN201515587U。3.4高效實用的液冷系統(tǒng)，提高了產(chǎn)品的環(huán)境適應性解決大功率電子電路的電磁干擾問題。通過磁環(huán)、EMI濾波器及合理布線與接地，較好的解決了電磁干擾問題?？刂齐娐放c強電電路完全隔離，防止EMI和雷電干擾網(wǎng)側控制板DSP2808機側控制板DSP2808PLC控制器采樣電路板編碼器電路板CAN總線光隔離磁隔離匯流銅排LEM傳感器3.5可靠的硬件系統(tǒng)研究

1）友好的人機操作界面，已申請軟件著作權登記，登記號：2010SR008490。

2）持續(xù)記錄數(shù)據(jù)功能，便于客戶隨時調用數(shù)據(jù)3）具有統(tǒng)計計算功能，方便客戶管理。3.6完善的保護功能4、主要技術指標的先進性發(fā)電機控制有關參數(shù)Sany標桿產(chǎn)品電機參數(shù)1.主要參數(shù)，如Lm自動計算2.矢量定向角度自動調整，不依賴參數(shù)，1.主要參數(shù)，如Lm自動計算2.矢量定向角度依賴參數(shù)轉矩響應時間<15ms<10ms，(ABB)或<15ms(GE)保護電機過壓，過載，過流，接地，防雷擊保護過壓，過流，過載，接地，防雷擊保護sany標桿電網(wǎng)電壓

1.適應電網(wǎng)電壓緩變，突變，閃變2.具有高、低電壓穿越功能3.具有局部電網(wǎng)保護功能1。適應電網(wǎng)電壓緩變，突變，閃變2。具有低電壓穿越功能短時高電壓穿越功能電網(wǎng)電壓不平衡度、畸變不平衡度<4%VTHD<8%不平衡度<4%VTHD<8%低電壓穿越直流側chopper電路，和有源crowbar電路無源crowbar電路或有源crowbar電路電網(wǎng)頻率+/-5%，可定制+/-5%電網(wǎng)適應性有關參數(shù)環(huán)境適應性sany標桿產(chǎn)品溫濕度1.電阻加熱對抗溫度和高濕度2.全封閉空調環(huán)境，提高電子設備可靠性電阻加熱對抗溫度和高濕度散熱風扇冷卻電感、變壓器2.運行時環(huán)境溫度-30-453.電感和變壓器設計為自然冷卻1.風扇冷卻電感、變壓器2.運行時環(huán)境溫度-30-45功率模塊1.水冷2.驅動電路全封閉空冷水冷，或風冷驅動電路風冷使用友好性

Sany標桿產(chǎn)品通訊Can通訊，支持canOpenSCI通訊Can通訊，支持canOpenSCI通訊水冷借鑒三一液壓系統(tǒng)，更可靠的水冷設計通用的水冷設計維護正面操作，方便維護，操作安全操作安全，方便維護上位機軟件專門開發(fā)，適應國內需要、功能強大的上位機件數(shù)據(jù)記錄，故障分析功能1.通用變頻器產(chǎn)品改裝2.數(shù)據(jù)記錄，故障分析功能5、產(chǎn)品市場競爭力

（1）具有更好的電網(wǎng)適應性（2）更優(yōu)質的售后服務

（3）產(chǎn)品的可靠性更高（4）產(chǎn)品銷售和維護成本更低6、知識產(chǎn)權的情況該項目，三一電氣專利申請了16項，其中1項發(fā)明專利已授權，2項實用新型專利已授權，7項專利已受理，6項專利已提交申請。7、推廣應用情況

2009年5月，自主研發(fā)1.5MW雙饋變流器通過了地面型式試驗；12月份，2.0MW雙饋變流器樣機開始進行風場試驗，至今運行正?！，F(xiàn)有40臺1.5MW三一變流器在網(wǎng)運行，33臺完成靜態(tài)調試。

8、經(jīng)濟社會效益情況