摘要

　　2007年歐瑞傳動(dòng)根據(jù)應(yīng)急電源、風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等行業(yè)的行業(yè)特點(diǎn)，開發(fā)了EPS2000專用變頻逆變器。主要在應(yīng)急電源、風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等行業(yè)直流供電是做逆變器使用，功能豐富、適應(yīng)性好。

　　本文簡(jiǎn)單介紹了歐瑞EPS2000系列變頻逆變器在非并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電上的使用情況，闡述了系統(tǒng)連接，給出了接線圖和實(shí)測(cè)效果。

　　關(guān)鍵詞 綠色能源、歐瑞傳動(dòng)、專用逆變器

　　一.引言

　　我國“十一五”規(guī)劃綱要提出，“十一五”期間單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗降低20％左右、主要污染物排放總量減少10％。在此大環(huán)境下我國的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)和設(shè)備生產(chǎn)能力進(jìn)步很快，風(fēng)能發(fā)電將有較大的發(fā)展。中大型（百千瓦～兆瓦級(jí)）風(fēng)力發(fā)電機(jī)組成的風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)所發(fā)的電目前只有并網(wǎng)一條出路。原因一是由于現(xiàn)在鉛酸蓄電池的循環(huán)壽命短，而其他迅速發(fā)展的大規(guī)模蓄電技術(shù)尚少為人知；二是順著西歐的思路。

　　提到綠色能源之一的風(fēng)力發(fā)電，人們的注意力過分集中在“風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)”上。而“非并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電”是中國風(fēng)力發(fā)電發(fā)展的另一種選擇。目前來看，小型（幾十千瓦級(jí)以下）風(fēng)機(jī)與鉛酸蓄電池配套組成獨(dú)立運(yùn)行的供電系統(tǒng)，是最典型的分布式供電。

　　所謂“非并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電”，就是大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電的終端負(fù)荷不再是電網(wǎng)，也與鉛酸蓄電池配套的小型獨(dú)立運(yùn)行供電系統(tǒng)不同，而是將風(fēng)力發(fā)電直接輸送到某些特殊的企業(yè)。其優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在：（1）可以簡(jiǎn)化風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)運(yùn)行所需的大量輔助設(shè)備，大幅度降低風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的設(shè)施規(guī)模和成本；（2）風(fēng)力發(fā)電經(jīng)過簡(jiǎn)單處理就可以直接應(yīng)用于某些特定產(chǎn)業(yè)，企業(yè)能享受到較低的風(fēng)力發(fā)電價(jià)格，節(jié)約成本；（3）減輕風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的沖擊。

　　我國廣闊的西部地區(qū)及大量海島難通大電網(wǎng)，獨(dú)家使用的微小型風(fēng)機(jī)數(shù)量不斷增加。隨著生活水平的提高和風(fēng)機(jī)價(jià)格的下降，有可能逐步發(fā)展以大中型風(fēng)力發(fā)電機(jī)為核心的小型局域電網(wǎng)，為分散的村鎮(zhèn)提供生活和生產(chǎn)用的電能。與電網(wǎng)不聯(lián)結(jié)的這一類分布式風(fēng)力發(fā)電站必須有相應(yīng)規(guī)模的蓄電裝置與之配套運(yùn)行，才能發(fā)揮好風(fēng)力發(fā)電的作用，保證供電的連續(xù)性和穩(wěn)定性。

　　所以，與大規(guī)模蓄電相結(jié)合，是單純“非并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電”的發(fā)展和拓寬，既適用于大型風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)，也適合中小型風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)，可提高分布式供電的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性，探索出有中國特色的、有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的風(fēng)能利用的新途徑。

　　二.行業(yè)介紹和原系統(tǒng)分析

　　非并網(wǎng)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)包含：風(fēng)力發(fā)電機(jī)＋充電器＋數(shù)字逆變器。風(fēng)力發(fā)電機(jī)由機(jī)頭、轉(zhuǎn)體、尾翼、葉片組成。每一部分都很重要，各部分功能為：葉片用來接受風(fēng)力并通過機(jī)頭轉(zhuǎn)為電能；尾翼使葉片始終對(duì)著來風(fēng)的方向從而獲得最大的風(fēng)能；轉(zhuǎn)體能使機(jī)頭靈活地轉(zhuǎn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)尾翼調(diào)整方向的功能；機(jī)頭的轉(zhuǎn)子是永磁體，定子繞組切割磁力線產(chǎn)生電能。

　　風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出的是13～25V變化的交流電，須經(jīng)充電器整流，再對(duì)蓄電池充電，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能變成化學(xué)能。蓄電池并聯(lián)達(dá)到一定電壓后，通過有各種保護(hù)電路的EPS2000專用變頻逆變器，把蓄電池里的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成交流220V市電，保證家庭別墅、小型農(nóng)場(chǎng)、移動(dòng)基站等設(shè)備的使用。非并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電功率范圍一般為0.2KW~160KW。

　　原先非并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)逆變器都是自主開發(fā)，研發(fā)成本高、穩(wěn)定性差、且功率無法做大，所以小型風(fēng)力發(fā)電設(shè)備廠家考慮使用專用變頻逆變器來做為核心的逆變器。歐瑞EPS2000專用變頻逆變器針對(duì)此類市場(chǎng)開發(fā)。

　　三.歐瑞傳動(dòng)EPS2000專用逆變器非并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電行業(yè)應(yīng)用案例

　　變頻器被廣泛應(yīng)用在風(fēng)電行業(yè)的傳動(dòng)系統(tǒng)中，主要的兩個(gè)應(yīng)用點(diǎn)是：連接發(fā)電機(jī)；應(yīng)用于雙饋電機(jī)，起同向、同頻、同壓的作用。目前該市場(chǎng)使用的比較多的變頻器品牌主要是國外品牌。由于該領(lǐng)域技術(shù)門檻較高，這些國外品牌在這一關(guān)鍵部件市場(chǎng)占據(jù)了壟斷的地位。

　　歐瑞傳動(dòng)2007年根據(jù)應(yīng)急電源、風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等行業(yè)的行業(yè)特點(diǎn)，開發(fā)了EPS2000專用變頻逆變器。該產(chǎn)品使用了專業(yè)電機(jī)變頻控制芯片，采用模塊化和電磁兼容性設(shè)計(jì)思路，結(jié)合先進(jìn)的生產(chǎn)工藝和嚴(yán)格的質(zhì)量管理生產(chǎn)制造而成，進(jìn)行了波形優(yōu)化，電壓自動(dòng)調(diào)整的優(yōu)化，增加瞬間電流限制功能，豐富輸入輸出接口等功能。，主要在應(yīng)急電源、風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等行業(yè)直流供電是做逆變器使用，功能豐富、適應(yīng)性好。

　　EPS2000系列專用變頻逆變器功能：

　　1.可直流供電，輸入電壓范圍寬：直流供電時(shí)無需外加其他電源，直流電壓范圍為260～580V；

　　2.可靈活設(shè)置輸出電壓：靈活設(shè)置變頻器輸出電壓，以適應(yīng)不同匝數(shù)比的正弦波逆變器；

　　3.自動(dòng)電壓調(diào)整（AVR）功能：可以根據(jù)直流電壓或者負(fù)載變化調(diào)節(jié)并穩(wěn)定輸出電壓；

　　4.瞬間斷電防跳閘：通過設(shè)置主電路開關(guān)吸合點(diǎn)電壓，來控制逆變器的直流主開關(guān)閉合或者斷開，防止瞬間斷電防跳閘（直流側(cè)輸入空氣開關(guān)）；

　　5.多路多功能的表征：通過2路繼電器輸出、2路OUT輸出表征多種變頻器狀態(tài)，增加了風(fēng)扇故障輸出、欠壓輸出、過流輸出；

　　6.強(qiáng)制起動(dòng)功能：當(dāng)強(qiáng)制起動(dòng)信號(hào)有效時(shí)，變頻器在蓄電池組電壓跌落到變頻器欠壓點(diǎn)時(shí)并不報(bào)欠壓故障，而是繼續(xù)根據(jù)最大能力輸出電壓和電流，保證特殊設(shè)備不允許斷電的需要；

　　7.運(yùn)行時(shí)間可自動(dòng)記錄：方便用戶查看；

　　8.散熱風(fēng)扇控制：自動(dòng)檢測(cè)溫度，根據(jù)設(shè)定值控制風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)，優(yōu)點(diǎn)是可節(jié)約電池電量；

　　9.瞬間電流限制功能：在起動(dòng)冷態(tài)電阻類負(fù)載時(shí)可以達(dá)到起動(dòng)不跳過流保護(hù)的作用；

　　10.標(biāo)準(zhǔn)的Modbus串行通訊協(xié)議：可以方便實(shí)現(xiàn)上位機(jī)和PLC連接，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控；

　　11.零秒切換功能：通過選配EPS市電同步卡，可以方便的實(shí)現(xiàn)工頻電和應(yīng)急電之間的“零秒切換”。

　　下面介紹歐瑞EPS2000變頻器逆變器在非并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖，端子接線、參數(shù)調(diào)節(jié)、實(shí)測(cè)波形。

　　其中EPS2000-0300T3C使用在蓄電池組的后面做主逆變器用，EPS2000-0022T3B使用在偏航電機(jī)上，根據(jù)風(fēng)向儀的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的迎風(fēng)角度傳遞給控制器，控制器再將控制指令傳送給偏航電機(jī)，微調(diào)葉片角度。圖3是變頻器逆變器在非并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。

圖3：歐瑞變頻逆變器在風(fēng)并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電上的使用框圖和各環(huán)節(jié)波形

      EPS2000系列接線和相關(guān)參數(shù)設(shè)置(以EPS2000-0300T3C在青島某風(fēng)力發(fā)電企業(yè)上的使用為例)：

　　設(shè)置參數(shù)參考（現(xiàn)場(chǎng)為30節(jié)蓄電池，要求變頻器輸出為230V，以30KW為例）：通過調(diào)節(jié)參數(shù)，可以靈活設(shè)置輸出頻率，輸出電壓、欠壓保護(hù)點(diǎn)、欠壓自恢復(fù)點(diǎn)、過壓保護(hù)點(diǎn)等，并可以通過無源觸點(diǎn)輸出給整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。

下面是現(xiàn)場(chǎng)逆變后經(jīng)過正弦波濾波器處理后的波形（圖5）。

　四.結(jié)束語

　　該系統(tǒng)發(fā)電運(yùn)行時(shí)風(fēng)機(jī)起停平穩(wěn)，帶負(fù)載啟動(dòng)時(shí)電流沖擊小，運(yùn)行可靠，使整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定性加強(qiáng)，操作簡(jiǎn)便，設(shè)備維護(hù)量小，有效減低了風(fēng)機(jī)噪聲，減小了電機(jī)起停過程對(duì)電網(wǎng)和風(fēng)機(jī)的機(jī)械沖擊，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，提高了效益。此種變頻控制方案在風(fēng)力發(fā)電控制中具有很好的推廣運(yùn)用前景。