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来自风力发电设计挑战 直面以对

2012-07-16 16:18
Minor昔年
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  大功率风电应用要求能承受上千安培电流和几千伏高压的大功率IGBT器件或模块,而且要求它们必须具备很高的可靠性,目前能提供这类产品的供应商并不多,主要有:IXYS、Infineon、ST、BYD 和富士电机。

  防雷装置一般为防过压冲击的气体放电管( GDT )、晶闸管、TVS 二极管或金属氧化物变阻器 (MOV ),以及防过流冲击的可恢复 PolySwitch 器件或一次性熔断器。目前市场上主要的防雷器件供应商有:Tyco 电子、Littelfuse、ST 和君耀电子。

  在逆变器和电网之间一般都需要加变压器,因为电网电压一般高达几万伏,这么高的电压逆变器是做不到的,因此需要大型变压器进行升压。

  对于由几百台风机组成的大型风力发电场来说,风场的信息化管理和风机远程监控必不可少。在这样的系统中需要对现场运行设备进行实时监视和控制,以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节、以及各类信号报警等各项功能。一般来说,各种采集信号及控制信号通过工业以太网和现场总线汇集到工控机中(如研华工控机UNO-2170),然后再通过另外一个以太网口将数据传送到风能检测服务器当中。工控机充当数据网关的作用。

  图1:工控机用于监控风力涡轮机状态。

  风力发电系统通常安装在带有灰尘和大风的恶劣环境中。在这样的环境中,使用一台有风扇的PC为主机平台将会导致风扇和系统故障,因此必须采用可靠性很高的工控机。

  此外,由于每台风力涡轮机的工作环境都非常恶劣,昼夜温差大,风沙严重,因此需要管理型宽温工业以太网交换机进行网络支持。风电应用对网络交换机的要求主要有以下四点:

  1)工作温度范围从-45 ~ 75℃;

  2)电机控制系统电磁环境恶劣,需要工业交换机具有较强的抗电磁干扰能力、较长时间的平均无故障时间;

  3)为了保障通信的可靠性,要求建立冗余的环网,具有较小的自愈时间。通信网络出故障时,能够平滑的切换到冗余备份线路;

  4)为了保证远程监控的数据的安全性,交换机需要有全面的网络安全设置。

  图2:风场管理系统网络拓朴图。

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