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浅谈风力发电机组双馈风冷变频器的日

常维护及保养

【摘要】变频器作为风机的重要组成部件之一，结构复杂且精密，主要由

半导体的集成电路和电力电子器件组成。变频器尽管在制造生产过程中，厂家的

设计已经具有很高的可靠性，但具体到某些工作环境中，其工作性能会受到环境

因素的干扰（如震动、灰尘、湿度、温度），使变流器内部元器件性能衰减老化

导致故障率逐年上升。所以变流器的日常正确维护保养和常见故障的快速处理关

系到用电设备的稳定性和使用寿命的长短。

【关键词】变频器、风力发电机组、故障解析、维护

目前，多数风电场位于偏远地区，周围环境较为恶劣，变流器内部各类

设备受沙尘、湿气、盐碱等各种环境的影响，使风机变频器在运行中故障率不断

上升。由于早期投入运行的风机变流器缺少运行维护经验，一般都是以变流器故

障消缺为主，缺少对变流器进行科学合理的预防性维护。使风机变流器一直处于

带病运行状态，且存在不同程度的安全隐患，对机组的稳定运行和风场安全性、

经济性保障造成较为严重的不利影响。随着风电检修技术的发展和创新，提前介

入对变频器设备进行全面、深入、精细维护已成为提高风机利用率的必要、有效

的手段。而进行制定维护计划前首先需要对变流器系统进行充分了解认识。

一、变频器工作原理及功能组成

（一）变流器的工作原理及功能

变频器在风力发电中应用广泛，是双馈风力发电机中加在转子侧利用电力半

导体器件的通断作用将工频电变换为另一频率电能来调节转子绕组励磁电流的频

率、幅值、相位等实现变速恒频运行控制，使定子侧向电网输入恒频电，将风能

转换为电能输送到电力系统的核心装置。变频器能够实现以下功能：

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1.配合最大风能的捕获的转矩/有功控制

2.容性和感性无功功率的调节

3.无冲击并网/脱网，减小对电机电网造成的不利影响

4.通过转子控制实现发电机励磁

5.高、低电压穿越能力

（二）变流器的系统结构

风电变流器主要包括：控制电路、滤波回路、整流电路、中间直流回路、逆

变电路。（如图1所示）

图1

二、变频器常见故障及原因分析

根据变频器发生故障或损坏的特征，一般可分以下几类：

（一）由于使用环境恶劣，高温、导电粉尘引起的短路、潮湿引起的绝缘降

低或击穿等突发故障。

变频器在运行过程中核心部件IGBT产热量很大，功率模块本身对温度要求

也较高，如果变频器长时间在高温状态下运行，就会造成门极驱动板老化，最终

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导致门极驱动板对IGBT控制失效，而频繁报出短路故障或IGBT炸毁，IGBT

爆炸破坏性极大，爆炸弧光会导致周边很多板卡连带损坏，给设备带来的损失

较大，间接造成备件消耗过多，生产运营的成本较高。

（二）粉尘、潮湿引起的短路故障。

粉尘大量聚集在铜牌及PCB板，当环境温度潮湿时灰尘堆积减小了电气距离，

破坏了电气周围的绝缘强度，在线路过电压或电气操作过程中极易造成电气击穿

短路事故。

（三）由部分关键元器件出现性能衰减、老化等引起的故障。

在变流器等电气设备中，电气元件老化初期很难被维护人员发现，元器件性

能变差是一种“软故障”，故障的发生通常是由工作的变化、环境参量的改变或

其他故障引起的。当电气控制电路中某个元器件出