[發(fā)明專利]一種大功率變流器分布式控制系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210362069.X
• 申請(qǐng)日: 2012-09-25
• 公開（公告）號(hào): CN102891501A
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓剛;張建文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/38
• 分類號(hào): H02J3/38;H02M5/458
• 代理公司: 上海漢聲知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國(guó)中

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及變流器控制系統(tǒng)，具體地，涉及一種大功率變流器分布式控制的控制系統(tǒng)，適用于大功率并聯(lián)型變流器系統(tǒng)。

背景技術(shù)

控制器作為變流器工作的大腦，是控制系統(tǒng)中尤為重要的部分。目前，廣泛應(yīng)用在大功率變流器領(lǐng)域的控制器多為集中式的，即信號(hào)的采集、故障狀態(tài)指示、PWM波的產(chǎn)生及保護(hù)等集中在一套控制器中來(lái)完成。但為了實(shí)現(xiàn)大功率變流器，就需要考慮多個(gè)功率模塊的并聯(lián)運(yùn)行，此時(shí)若仍采用集中式的控制器，柜內(nèi)接線復(fù)雜，同時(shí)處理不好接線屏蔽以及線長(zhǎng)問(wèn)題，將會(huì)造成很大的隱患。這里采用分布式控制架構(gòu)，信息采集以及控制就地進(jìn)行，而控制單元采用高速光纖通訊，從而達(dá)到實(shí)時(shí)控制的目的。

經(jīng)檢索，公開號(hào)為201869150U的中國(guó)實(shí)用新型專利，該專利公開了一種基于DSP、MCU和FPGA的風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制裝置，包括一數(shù)字信號(hào)處理器DSP、一微控制單元、一可編程邏輯器件陣列FPGA，模擬量輸入模塊通過(guò)濾波回路和A/D轉(zhuǎn)換模塊連接至所述微控制單元MCU；開入開出接口與故障反饋模塊通過(guò)信號(hào)隔離處理模塊連接至可編程邏輯器件陣列FPGA；所述微控制單元MCU與所述數(shù)字信號(hào)處理器DSP相連，所述可編程邏輯器件陣列FPGA與PWM信號(hào)輸出模塊相連。

公開號(hào)為102510092A的中國(guó)發(fā)明專利，該發(fā)明公開了一種風(fēng)電變流器分布式實(shí)時(shí)控制單元，其特征在于，機(jī)側(cè)采樣板、網(wǎng)側(cè)采樣板和直流采樣板就近安裝在功率回路采樣點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)就近采樣，把模擬量通過(guò)AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量再通過(guò)光纖以串行方式傳給控制器，同時(shí)接收控制器發(fā)送的硬件保護(hù)門檻值和控制命令信息；安裝在機(jī)網(wǎng)側(cè)功率單元的功率控制板接收控制器發(fā)送的脈沖信號(hào)，進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換和脈沖保護(hù)處理，發(fā)送給功率元件，實(shí)現(xiàn)變流器的控制，同時(shí)實(shí)時(shí)采樣功率單元相電流和溫度信號(hào)，通過(guò)AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后以串行方式發(fā)送給控制器。

但上述技術(shù)均無(wú)法實(shí)現(xiàn)大功率、多模塊并聯(lián)的風(fēng)電變流系統(tǒng)的分布式獨(dú)立控制，而且所開發(fā)的控制器并不具有通用性、可擴(kuò)展性較差。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種大功率變流器分布式控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)大功率變流器多模塊并聯(lián)單元的獨(dú)立、冗余控制，具有體積小、成本低、維護(hù)性強(qiáng)、冗余性高等優(yōu)點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種大功率變流器分布式控制系統(tǒng)，由多個(gè)單套控制器組合而成，多個(gè)單套控制器之間的信息交互通過(guò)POWERLNK（高速通訊）完成；所述多個(gè)單套控制器中：

主控器的數(shù)量為1個(gè)，它是變流器的大腦，接受各個(gè)部分的狀態(tài)信息并傳達(dá)控制命令。它首先負(fù)責(zé)與風(fēng)機(jī)主控的交互，通過(guò)CANOPEN與風(fēng)機(jī)主控聯(lián)系，將變流器的狀態(tài)以及風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速等信息發(fā)至風(fēng)機(jī)主控，并接受風(fēng)機(jī)主控的控制，從而配合風(fēng)機(jī)主控達(dá)到風(fēng)機(jī)最大風(fēng)能跟蹤的目的，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)正常發(fā)電。其二，實(shí)時(shí)監(jiān)控變流器的各種狀態(tài)，一旦變流器發(fā)生故障或者一些異常情況出現(xiàn)通過(guò)保存這些變流器的狀態(tài)信息作為歷史追溯依據(jù)。其三，內(nèi)置測(cè)試程序，配合變流器在出廠前測(cè)試工作，可以通過(guò)以太網(wǎng)實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)傳到工作服務(wù)器上，以便操作人員實(shí)時(shí)監(jiān)控變流器工作狀況。其四，通過(guò)POWERLNK與其他子控制器協(xié)同工作，通過(guò)其他子控制器傳遞的數(shù)據(jù)信息，通過(guò)內(nèi)部的算法控制流程達(dá)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(shù)量根據(jù)變流器并聯(lián)單元模塊的數(shù)量的多少而定，并且各子控制器的配置完全一樣。它首先負(fù)責(zé)監(jiān)控變流器基本單元，包括背靠背（BACK?TO?BACK）變流器、充電、卸荷回路的控制信號(hào)以及狀態(tài)信息，PWM脈沖信號(hào)產(chǎn)生、快速過(guò)流過(guò)熱保護(hù)，采集電壓電流信號(hào)，并通過(guò)這些信號(hào)進(jìn)行快速保護(hù)。其次，將采集到的電壓、電流、溫度等信號(hào)通過(guò)POWERLNK通訊回路發(fā)送至變流器主控器，并且接受主控器的控制命令來(lái)控制變流器基本單元，完成變流器的控制。

優(yōu)選的，每個(gè)單套控制器是根據(jù)各自的功能不同由不同子板組裝而成，這些子板包括BP板（底板）、CPU板（控制器板）、PWR板（電源板）、OP板（光纖板）、PEBB板（功率模塊板）、DIO板（數(shù)字輸入輸出板）、QEP板（編碼器接口板）。

優(yōu)選的，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(yùn)行狀態(tài)，并通過(guò)AMP插件連接各子板（PWR板、CPU板、OP板、PEBB板、DIO板）；另外，BP板底板本身具有光纖收發(fā)器，可用于與其他控制器通信。