滤波电阻的位置对滤波板温度的影响
摘要：滤波板是风力发电机中对变频器水冷循环系统和滤波电阻散热系统重要的一个装置，又是风力发电机组散热系统中重要的组成部分。本文通过对滤波板温度高、滤波电阻频繁损坏、变频器IGBT温度高等故障机理分析的介绍，阐述了滤波板位置对滤波板温度存在潜在的重要性。并从实际的工作过程、使用环境、更改位置等方面，研究如何解决因滤波电阻的位置不合理导致的备件损坏，提高风电机组的稳定性，延长滤波电阻和滤波板的使用寿命。
关键词：滤波电阻 滤波板 温度
1 引言
通过对50WM的华锐SL1500机组风电场的故障数据分析，其中滤波板温度高故障占9.52%，滤波电阻和变频器IGBT温度高导致的损坏和故障占21%，常导致风电机组因此可靠性下降，维护成本增加，停机时间较长。滤波板温度高、滤波电阻频繁损坏、变频器IGBT温度高等故障，都与滤波板的位置存在本质性联系。
2 滤波电阻
滤波电阻用在风力发电机的作用是过滤掉网侧变频器发出的电压中存在的高次谐波，尤其是3次和5次谐波，保证电网的供电质量； 各种电阻器具有各自的特点 、 性能 和 使用 场合 。 必须按照 厂家 规定的 电气条件使用 它们 随便乱用 , 肯定 要 出问题 。 滤波电阻 的 电气 特性 主要包括阻值 额定 功率 误差 温度 系数 温度 范围 、 线性度 、 噪声 、 频率 特 性 稳定性 等指标 。 每 电阻都有一定 的额定功率 , 不同的电阻 温度系数也不一样 。 因此 , 系统设计者在设计电路时 , 必须根据多项 电气 性能 的 要求 , 合理地选择 电阻器，环境位置摆放也很重要。滤波电阻的额定工作条件是多方面的，其中包括电气的电压、电流、功耗、频率等，机械的压力、振动、冲击及环境方面的温度、湿度、腐蚀等。从系统的结构设计、热设计来说要降低机械及环境工作参数。对于滤波电阻，通常使电阻工作在它的额定功率的0.1～0.6之间，其工作环境温度在45℃以下。这样的条件下，电阻保持较低的失效率。一般工作电压选择在小于其额定电压的60%，环境温度不要高于45℃。
3 滤波板
滤波板在风电机组中的作用是作为滤波电阻的承载装置，也是对滤波电阻散热的唯一装置，因并网柜内空间有限，滤波板的大小尺寸也受到限制，为了增加热片面积，外形设计为长方体扁平状，滤波电阻是用两个螺丝固定在滤波板上面的，滤波电阻底部金属板与滤波板金属表面通过涂抹硅胶相接触。
4 工作过程
风力发电机组在长时间满负荷发电过程中，网侧变频器侧电流达到最大值，根据焦耳定律：Q=(U^2/R)t，电阻产生的热量也达到峰值；滤波电阻采用的连接方式是单相并联两个0.5R的电阻，排布方式是相邻的方式，这样的布局导致了三相共计6个滤波电阻过于集中，在风电机组低负荷发电状态下，滤波电阻产生的热量可以通过底部金属板传递到滤波板上面，滤波板内流过的防冻液带走金属板传递的热量；但是随着风速的加大，当发电机到达1500转/分以上时，风电机组发电机转子开始发电，网侧变频器接收到机侧变频器的电流，高次谐波开始增加，而作为网侧变频器重要的滤波回路；滤波电阻产生的热量逐步升高，由于滤波板的尺寸有限，滤波电阻的排列又相对过于集中，滤波电阻产生的热量无法完全被滤波板内的防冻液带走，热量动态平衡被打破；随着滤波板的温度逐步上升，滤波电阻温度也在升高，失效率升高，最终导致滤波电阻损坏或者炸毁，继而引发因滤波电阻上的连接线接地，网侧主接触器触点因接地电流过大发生粘黏，网侧回路主保险烧毁和网侧变频器IGBT击穿，损失较大；根据滤波板上除了排列的网侧滤波回路的6个电阻外，下方还排列了8个机侧滤波电阻，经过多次用测温装置测量发现机侧滤波电阻即使在满负荷下温度未到40度；解决网侧滤波电阻因排布集中导致温度高问题，可通过将滤波电阻的B相（中间部分）拆下与放置在最底部机侧滤波电阻的位置进行互换。
5 结论
根据风电机组的故障，进行数据分析和电器元件的工作特性，结合工作的实际情况，改变滤波电阻在滤波板上的布局，经过近几个月的观察数据，在未出现过类似滤波板温度高、滤波电阻频繁损坏、变频器IGBT温度高损坏等故障。
参考文献：
【1】霍志红，郑源，左潞，张德虎.风力发电机组控制技术[J].中国水利水电2010,(05)
