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变流器由4个单柜组成，分别为：控制柜、电抗器柜、IGBT1柜、IGBT2柜。控制柜内部主要是二次系统和网侧断路器；电抗器柜内是电抗器、制动单元；IGBT1柜内是功率模块，网侧逆变部分；IGBT2柜内是功率模块，机侧整流部分。变流器总的控制目标就是把发电机发出不同频率、幅值和相位的电流转换成与电网兼容的电能。

本文主要从散热系统、回路部分、变流安全链、控制系统四个部分介绍变流系统，这四个方面也是跟现场工作联系比较密切的。

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冷却控制柜由冷却循环系统和测量控制系统两部分组成。冷却循环系统以高压循环泵为动力源。循环泵通过管路把冷却液送入变流控制柜中，再把冷却液通过管路抽出，把冷却液送入风机外的空气散热器进行冷热交换，散热后的冷却液再由循环泵送入变流柜中。这样完成一次冷却循环。在冷却系统室内管路和室外管路之间设置了一个电动三通阀。冷却控制柜的测量控制系统根据当前冷却液的温度值自动的调节电动三通阀的阀位，从而有比例的调节循环冷却液进入空气散热器进行热交换的流量，实现精确的温度调节功能。当变流系统的温度低于正常工作温度时，电动三通阀关闭，安装在管路上的电加热器根据控制要求对冷却液进行加热，循环系统通过冷却液的循环流动对变流系统进行强制温度补偿。

当温度低于设定温度时，电动三通阀处于关闭状态，冷却液通过内部循环进行散热。见图一

图一

当温度达到设定温度时，电动三通阀开始开启，处于半开半闭的状态，冷却液既通过内部循环散热，又通过外部散热器进行散热。若温度没有继续升高，也没有降低，则三通阀保持半开半闭的状态。见图二

图二

当温度达到设定温度时，电动三通阀开始开启，若温度继续升高，电动三通阀不断开启直至全部开通，冷却液全部通过散热器进行散热，同时两个散热扇轮流交替进行工作强制散热。见图三

图三

预充电回路：

预充电回路是什么：用于在系统闭合主断之前给直流母线进行预充电，防止由于直流侧母线电压过低，在直接闭合主空开的瞬间损坏直流侧母线系统。

向谁充电：向直流母线上的支撑电容，即直流模块内的电容。

为何要预充电：因为直流母线上有大电容存在。电容并联在电源两端的时候，当电源接通瞬间，电容两端的电压不会突变，而电容两端的电流会突变。刚接通电源瞬间，电容器两端相当于短路，会对电网及变流系统造成很大的冲击。

预充电回路的位置：与主断路器并联，回路组成如图四。

图四

预充电回路工作原理：变频器上电，先由充电电阻对电容进行限流充电，抑制了最大充电电流，随着充电过程的延伸，模块的直流支撑电容上逐渐建立起充电电压，当预充电直流电压达到710V时，闭合网侧、机侧断路器，然后闭合网侧滤波电容接触器。

制动回路：

为什么要制动：维持直流母线电压在范围内，防止母线电压过高损害变流器。

什么时候母线电压会上升：当变流器功率输入与输出功率不匹配时。

制动回路位置：直流母线上，通过一个IGBT模块。制动电阻与上桥臂并联，不动作，只通过下桥臂的开断来控制制动的投入/切出。见图五

图五

工作原理：1090V时，即启动制动回路通过卸荷电阻消耗直流侧多余的能量，当正负母排电压差小于1070V时则退出制动回路，从而达到稳定直流侧母线电压的目的。

制动电阻主要功能是消耗机组多余能量，典型应用是风力发电机组在低电压穿越过程中通过制动电阻消耗能量，使直流母线电压降至额定电压，防止由于变流器内直流母线电压过高，而造成电气元件损坏。

图六

放电回路：

为什么放电：安全，停机后对直流母线稳压电容进行放电。

对谁放电：整流逆变模块上的支撑电容。

放电回路的位置：直流母线上通过接触器来控制投切。见图七

图七

工作模式：在断路器分闸和没有预充电时，构成RC电路放电。

网侧滤波回路

为什么滤波：吸收高频分量，将回路中不需要的交流信号对地短路掉。可以通过它控制并网电流的幅值与相位。

怎么滤波：LCL滤波低通回路，电容的容抗是与频率成反比的，电容对于越高频率的谐波越相当于短路，因此电容可以提供高频到地的回路。

网侧滤波回路的位置：位于主断与IGBT模块之间。见图八

图八

在机侧也有滤波器，其主要作用是降低IGBT开关引起的过电压，保护电机绝缘。

回路部分拓扑图九

图九

变流器与主控之间通过通信和硬件连接方式进行相互的联系；变流器内部各个控制器、PLC之间也同样是通过通信和硬件连接方式进行相互的联系。

硬件连接：变流器与主控之间硬件连接（急停、复位、使能等等），变频器控制器之间的硬件连接（安全链）

安全链系统：

反馈回路串入的触点：机舱急停、塔底急停、变流器/中央控制器故障、4个控制器故障和4个控制器正常触点；

控制回路：安全继电器（15K11）的触点反馈三个信号，一是网侧断路器控制回路；二是发电机开关柜合闸控制回路；三是反馈变流器安全链故障信号。对应图纸P15

2.0MW变流器控制系统主要由PLC(西门子S7-300)、网侧控制器(1U1)、机侧控制器1(1U2)、机侧控制器2(1U3)、制动控制器(1U4)以及一个CAN-DP模块（PLC只能接受DP通讯）构成。

西门子PLC：主要实现与主控的DP通信，与各个控制器的通信，预充电控制和部分辅助回路的保护（防雷、湿度、温度等）。

网侧控制器：网侧控制和保护策略的实现、网侧断路器的控制、滤波电容的投切和部分辅助回路的保护（网侧交流熔断器、滤波电容熔断器）。

机侧控制器1：电机绕组1控制和保护策略的实现、机侧侧断路器1的控制。

机侧控制器2：电机绕组2控制和保护策略的实现、机侧侧断路器2的控制。

制动控制器：制动控制和保护策略的实现。

通信：变流器与主控之间的DP通信；变流器内部控制器之间的DP通信、CAN通信、以太网通信。见图十

图十