[發明專利]一種大功率變流器分布式控制系統

有效

• 申請號: 201210362069.X
• 申請日: 2012-09-25
• 公開（公告）號: CN102891501A
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發明（設計）人: 韓剛;張建文
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02M5/458
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

1.一種大功率變流器分布式控制系統，其特征在于由多個單套控制器組合而成，多個單套控制器之間的信息交互通過POWERLNK完成；所述多個單套控制器中：

主控器的數量為1個，它是變流器的大腦，接受各個部分的狀態信息并傳達控制命令；它首先負責與風機主控交互，通過CANOPEN與風機主控聯系，將變流器的狀態以及風機信息發至風機主控，并接受風機主控的控制，從而配合風機主控達到風機最大風能跟蹤的目的，實現風機正常發電；其二，實時監控變流器的各種狀態，一旦變流器發生故障或者一些異常情況出現通過保存這些變流器的狀態信息作為歷史追溯依據；其三，內置測試程序，配合變流器在出廠前測試工作，通過以太網實時將數據傳到工作服務器上，以便操作人員實時監控變流器工作狀況；其四，通過POWERLNK與其他子控制器協同工作，通過其他子控制器傳遞的數據信息，通過內部的算法控制流程達到變流器的正常工作以及一些故障異常處理工作；

子控制器的數量根據變流器并聯單元模塊的數量的多少而定，并且各子控制器的配置完全一樣；它首先負責監控變流器基本單元，包括背靠背變流器、充電、卸荷回路的控制信號以及狀態信息，PWM脈沖信號產生、快速過流過熱保護，采集電壓電流信號，并通過這些信號進行快速保護；其次，將采集到的電壓、電流、溫度信號通過POWERLNK通訊回路發送至變流器主控器，并且接受主控器的控制命令來控制變流器基本單元，完成變流器的控制。

2.根據權利要求1所述的大功率變流器分布式控制系統，其特征在于，每個單套控制器是根據各自的功能不同由不同子板組裝而成，這些子板包括BP板、CPU板、PWR板、OP板、PEBB板、DIO板、QEP板。

3.根據權利要求2所述的大功率變流器分布式控制系統，其特征在于，所述主控制器包括BP板、PWR板、CPU板、OP板、PEBB板、DIO板、QEP板，其中：

所述的BP板用于指示主控制器的各種運行狀態，并通過AMP插件連接各子板，擴展方便；另外，BP板底板本身具有光纖收發器，用于與其他控制器通信；

所述的PWR板用于主控器中各控制子板的電源供電，輸入端接+24V直流電源,輸出+5V直流電，通過BP板對各子控制器板需要5V的地方進行供電；

所述的CPU板通過AMP插件與BP板相連，該板中的ARM處理一些參數設定，以及程序更新，故障數據錄取以及人機交互工作，該板中的DSP負責復雜的控制算法；各個子板與BP板的數字接口完全通過FPGA模塊化設計實現，主要實現將各子控制器上傳的數據發送給DSP，并將DSP發送的命令信息發送給各子控制器；

所述的OP板具有光纖數據收發功能，通過AMP插件與BP板相連，光纖收發口分別連接于主控制器和子控制器之間，用于兩控制器之間的光纖通訊；

所述的PEBB板用于外部模擬信號的采集，并將模擬信號轉換為數字信號用于主控制器中CPU板上的FPGA讀取；它還接受FPGA發送的脈沖信號產生驅動開關管通斷的脈沖信號，PEBB板同樣通過AMP插件與BP板連接；

所述的DIO板通過AMP插件與BP板相連，通過CPU板上的FPGA讀取輸進來的數字輸入信號，并將CPU發送的數字輸出信號輸出來；

所述的QEP板用于編碼器A、B、Z信號的采集，該板需要24V直流電源供電，它輸出的24V提供給編碼器，并將整形、濾波后的A、B、Z信號接到PEBB板上的模擬信號采集接口上，用于CPU的讀取和轉速計算。

4.根據權利要求2或3所述的大功率變流器分布式控制系統，其特征在于，所述子控制器包括BP板、PWR板、CPU板、PEBB板，其中：

所述的BP板用于指示主控制器的各種運行狀態，并通過AMP插件連接各子板；另外，BP板本身具有光纖收發器，用于與其他控制器通信；

所述的PWR板用于主控器中各控制子板的電源供電，輸入端接+24V直流電源,輸出+5V直流電，通過BP板對各子控制器板需要5V的地方進行供電；

所述的CPU板通過AMP插件與BP板相連，該板只用到了FPGA功能部分，負責將子控制器PEBB板采集到的模擬信號量通過BP板的通訊口發送至主控制器的OP板上，同時接收主控制器發送下來的控制信息，用于子控制器中PEBB板的控制；

所述的PEBB板用于外部模擬信號的采集，并將模擬信號轉換為數字信號用于子控制器中CPU板上的FPGA讀取；它還接受FPGA發送的脈沖信號產生驅動開關管通斷的脈沖信號，PEBB板同樣通過AMP插件與BP板連接。