摘要

　　2007年歐瑞傳動根據(jù)應急電源、風力發(fā)電、光伏發(fā)電等行業(yè)的行業(yè)特點，開發(fā)了EPS2000專用變頻逆變器。主要在應急電源、風力發(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、適應性好。

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

　　關鍵詞 綠色能源、歐瑞傳動、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)境下我國的風力發(fā)電技術和設備生產(chǎn)能力進步很快，風能發(fā)電將有較大的發(fā)展。中大型（百千瓦～兆瓦級）風力發(fā)電機組成的風力發(fā)電場所發(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)模蓄電技術尚少為人知；二是順著西歐的思路。

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

　　所謂“非并網(wǎng)風力發(fā)電”，就是大規(guī)模風力發(fā)電的終端負荷不再是電網(wǎng)，也與鉛酸蓄電池配套的小型獨立運行供電系統(tǒng)不同，而是將風力發(fā)電直接輸送到某些特殊的企業(yè)。其優(yōu)點表現(xiàn)在：（1）可以簡化風力發(fā)電并網(wǎng)運行所需的大量輔助設備，大幅度降低風力發(fā)電場的設施規(guī)模和成本；（2）風力發(fā)電經(jīng)過簡單處理就可以直接應用于某些特定產(chǎn)業(yè)，企業(yè)能享受到較低的風力發(fā)電價格，節(jié)約成本；（3）減輕風力發(fā)電并網(wǎng)時對電網(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)，獨家使用的微小型風機數(shù)量不斷增加。隨著生活水平的提高和風機價格的下降，有可能逐步發(fā)展以大中型風力發(fā)電機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)的這一類分布式風力發(fā)電站必須有相應規(guī)模的蓄電裝置與之配套運行，才能發(fā)揮好風力發(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)風力發(fā)電”的發(fā)展和拓寬，既適用于大型風力發(fā)電場，也適合中小型風力發(fā)電場，可提高分布式供電的質(zhì)量和經(jīng)濟性，探索出有中國特色的、有自主知識產(chǎn)權的風能利用的新途徑。

　　二.行業(yè)介紹和原系統(tǒng)分析

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

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

　　原先非并網(wǎng)風力發(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，所以小型風力發(fā)電設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此類市場開發(fā)。

　　三.歐瑞傳動EPS2000專用逆變器非并網(wǎng)風力發(fā)電行業(yè)應用案例

　　變頻器被廣泛應用在風電行業(yè)的傳動系統(tǒng)中，主要的兩個應用點是：連接發(fā)電機；應用于雙饋電機，起同向、同頻、同壓的作用。目前該市場使用的比較多的變頻器品牌主要是國外品牌。由于該領域技術門檻較高，這些國外品牌在這一關鍵部件市場占據(jù)了壟斷的地位。

　　歐瑞傳動2007年根據(jù)應急電源、風力發(fā)電、光伏發(fā)電等行業(yè)的行業(yè)特點，開發(fā)了EPS2000專用變頻逆變器。該產(chǎn)品使用了專業(yè)電機變頻控制芯片，采用模塊化和電磁兼容性設計思路，結(jié)合先進的生產(chǎn)工藝和嚴格的質(zhì)量管理生產(chǎn)制造而成，進行了波形優(yōu)化，電壓自動調(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。，主要在應急電源、風力發(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：直流供電時無需外加其他電源，直流電壓范圍為260～580V；

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

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

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

　　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)，增加了風扇故障輸出、欠壓輸出、過流輸出；

　　6.強制起動功能：當強制起動信號有效時，變頻器在蓄電池組電壓跌落到變頻器欠壓點時并不報欠壓故障，而是繼續(xù)根據(jù)最大能力輸出電壓和電流，保證特殊設備不允許斷電的需要；

　　7.運行時間可自動記錄：方便用戶查看；

　　8.散熱風扇控制：自動檢測溫度，根據(jù)設定值控制風扇運轉(zhuǎn)，優(yōu)點是可節(jié)約電池電量；

　　9.瞬間電流限制功能：在起動冷態(tài)電阻類負載時可以達到起動不跳過流保護的作用；

　　10.標準的Modbus串行通訊協(xié)議：可以方便實現(xiàn)上位機和PLC連接，實現(xiàn)遠程監(jiān)控；

　　11.零秒切換功能：通過選配EPS市電同步卡，可以方便的實現(xiàn)工頻電和應急電之間的“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)、實測波形。

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

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

      EPS2000系列接線和相關參數(shù)設置(以EPS2000-0300T3C在青島某風力發(fā)電企業(yè)上的使用為例)：

　　設置參數(shù)參考（現(xiàn)場為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)，可以靈活設置輸出頻率，輸出電壓、欠壓保護點、欠壓自恢復點、過壓保護點等，并可以通過無源觸點輸出給整個風力發(fā)電機系統(tǒng)。

下面是現(xiàn)場逆變后經(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)電運行時風機起停平穩(wěn)，帶負載啟動時電流沖擊小，運行可靠，使整個發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定性加強，操作簡便，設備維護量小，有效減低了風機噪聲，減小了電機起停過程對電網(wǎng)和風機的機械沖擊，延長設備的使用壽命，提高了效益。此種變頻控制方案在風力發(fā)電控制中具有很好的推廣運用前景。