摘要

　　2007年歐瑞傳動根據應急電源、風力發電、光伏發電等行業的行業特點，開發了EPS2000專用變頻逆變器。主要在應急電源、風力發電、光伏發電等行業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風力發電上的使用情況，闡述了系統連接，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”規劃綱要提出，“十一五”期間單位國內生產總值能耗降低20％左右、主要污染物排放總量減少10％。在此大環境下我國的風力發電技術和設備生產能力進步很快，風能發電將有較大的發展。中大型（百千瓦～兆瓦級）風力發電機組成的風力發電場所發的電目前只有并網一條出路。原因一是由于現在鉛酸蓄電池的循環壽命短，而其他迅速發展的大規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電，人們的注意力過分集中在“風力發電并網”上。而“非并網風力發電”是中國風力發電發展的另一種選擇。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，是最典型的分布式供電。

　　所謂“非并網風力發電”，就是大規模風力發電的終端負荷不再是電網，也與鉛酸蓄電池配套的小型獨立運行供電系統不同，而是將風力發電直接輸送到某些特殊的企業。其優點表現在：（1）可以簡化風力發電并網運行所需的大量輔助設備，大幅度降低風力發電場的設施規模和成本；（2）風力發電經過簡單處理就可以直接應用于某些特定產業，企業能享受到較低的風力發電價格，節約成本；（3）減輕風力發電并網時對電網系統的沖擊。

　　我國廣闊的西部地區及大量海島難通大電網，獨家使用的微小型風機數量不斷增加。隨著生活水平的提高和風機價格的下降，有可能逐步發展以大中型風力發電機為核心的小型局域電網，為分散的村鎮提供生活和生產用的電能。與電網不聯結的這一類分布式風力發電站必須有相應規模的蓄電裝置與之配套運行，才能發揮好風力發電的作用，保證供電的連續性和穩定性。

　　所以，與大規模蓄電相結合，是單純“非并網風力發電”的發展和拓寬，既適用于大型風力發電場，也適合中小型風力發電場，可提高分布式供電的質量和經濟性，探索出有中國特色的、有自主知識產權的風能利用的新途徑。

　　二.行業介紹和原系統分析

　　非并網式風力發電系統包含：風力發電機＋充電器＋數字逆變器。風力發電機由機頭、轉體、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；轉體能使機頭靈活地轉動以實現尾翼調整方向的功能；機頭的轉子是永磁體，定子繞組切割磁力線產生電能。

　　風力發電機輸出的是13～25V變化的交流電，須經充電器整流，再對蓄電池充電，使風力發電機產生的電能變成化學能。蓄電池并聯達到一定電壓后，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變成交流220V市電，保證家庭別墅、小型農場、移動基站等設備的使用。非并網風力發電功率范圍一般為0.2KW~160KW。

　　原先非并網風力發電系統逆變器都是自主開發，研發成本高、穩定性差、且功率無法做大，所以小型風力發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。

　　三.歐瑞傳動EPS2000專用逆變器非并網風力發電行業應用案例

　　變頻器被廣泛應用在風電行業的傳動系統中，主要的兩個應用點是：連接發電機；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了壟斷的地位。

　　歐瑞傳動2007年根據應急電源、風力發電、光伏發電等行業的行業特點，開發了EPS2000專用變頻逆變器。該產品使用了專業電機變頻控制芯片，采用模塊化和電磁兼容性設計思路，結合先進的生產工藝和嚴格的質量管理生產制造而成，進行了波形優化，電壓自動調整的優化，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、風力發電、光伏發電等行業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，以適應不同匝數比的正弦波逆變器；

　　3.自動電壓調整（AVR）功能：可以根據直流電壓或者負載變化調節并穩定輸出電壓；

　　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，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，而是繼續根據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，根據設定值控制風扇運轉，優點是可節約電池電量；

　　9.瞬間電流限制功能：在起動冷態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串行通訊協議：可以方便實現上位機和PLC連接，實現遠程監控；

　　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風力發電系統的系統框圖，端子接線、參數調節、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，根據風向儀的風力發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，微調葉片角度。圖3是變頻器逆變器在非并網風力發電系統的系統框圖。

圖3：歐瑞變頻逆變器在風并網風力發電上的使用框圖和各環節波形

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

　　設置參數參考（現場為30節蓄電池，要求變頻器輸出為230V，以30KW為例）：通過調節參數，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電機系統。

下面是現場逆變后經過正弦波濾波器處理后的波形（圖5）。

　四.結束語

　　該系統發電運行時風機起停平穩，帶負載啟動時電流沖擊小，運行可靠，使整個發電系統穩定性加強，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電控制中具有很好的推廣運用前景。