[發(fā)明專利]雙饋風(fēng)機(jī)變流器通信系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310502212.5
• 申請日: 2013-10-23
• 公開（公告）號: CN103532812A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蘇昭暉;閔澤生;陳建國;蔣馳雷;徐其惠;辛旺
• 申請（專利權(quán)）人: 東方電氣集團(tuán)東方汽輪機(jī)有限公司;四川東方電氣自動控制工程有限公司
• 主分類號: H04L12/44
• 分類號: H04L12/44;H04L29/06
• 代理公司: 成都蓉信三星專利事務(wù)所(普通合伙) 51106
• 代理人: 劉克勤;段雪茵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)機(jī)變流器技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種雙饋風(fēng)機(jī)變流器通信系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

交流勵磁發(fā)電機(jī)又稱雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)，結(jié)合了異步發(fā)電機(jī)和同步發(fā)電機(jī)的優(yōu)點而發(fā)展起來的一種新型發(fā)電機(jī)，它具有良好的調(diào)速性能、有功和無功功率獨(dú)立可調(diào)、改善電網(wǎng)功率因數(shù)、提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及相對較小的勵磁容量等優(yōu)點，因此，它廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電等可再生能源變速恒頻發(fā)電領(lǐng)域。目前通常采用雙PWM控制的交-直-交電壓型變流器作為交流勵磁發(fā)電機(jī)的變頻勵磁電源，該變流器由電網(wǎng)側(cè)變換器（網(wǎng)側(cè)）和轉(zhuǎn)子側(cè)變換器（轉(zhuǎn)子側(cè)）所構(gòu)成，因此也常稱為“背靠背”變換器(back-to-back?converter)或雙?PWM?變換器。由于雙?PWM?變換器的主電路拓?fù)浞桨敢呀?jīng)非常成熟，因此其體積小、成本低，技術(shù)上實現(xiàn)可靠，借助于成熟的?PWM?控制技術(shù)，在變換器中對網(wǎng)側(cè)和轉(zhuǎn)子側(cè)均采用可控PWM?進(jìn)行控制，可以將整個系統(tǒng)對電網(wǎng)和發(fā)電機(jī)的諧波污染控制得非常低，同時具有較高的功率因數(shù)。不僅如此，通過?PWM?控制還可以非常容易地實現(xiàn)四象限運(yùn)行，滿足發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化時勵磁功率雙向流動的要求。因此雙?PWM?變換器具有優(yōu)良的輸入、輸出特性和能量雙向流動等特點，在交流勵磁發(fā)電技術(shù)中獲得了廣泛的研究并逐步成為首選的交流勵磁電源。

采用雙PWM控制的兆瓦級風(fēng)力發(fā)電變流器需要處理風(fēng)機(jī)主控制系統(tǒng)或者上位機(jī)的命令，并對轉(zhuǎn)子側(cè)和網(wǎng)側(cè)控制，如果單靠一個控制芯片的處理能力是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因此，采用了三片控制芯片為核心的三個變流器控制子系統(tǒng)，分別為通信側(cè)控制單元、轉(zhuǎn)子側(cè)控制控制、網(wǎng)側(cè)控制單元。通信側(cè)通信節(jié)點為通信側(cè)控制單元的通信子系統(tǒng)，轉(zhuǎn)子側(cè)通信節(jié)點為轉(zhuǎn)子側(cè)控制單元的通信子系統(tǒng)，網(wǎng)側(cè)通信節(jié)點為網(wǎng)側(cè)控制單元的通信子系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種雙饋風(fēng)機(jī)變流器通信系統(tǒng)及方法，保證變頻器內(nèi)部通信穩(wěn)定，并且可靠地將變流器的狀態(tài)和故障傳給風(fēng)機(jī)主控制系統(tǒng)或者上位機(jī)，并保證將風(fēng)機(jī)主控制系統(tǒng)或者上位機(jī)的命令下發(fā)給轉(zhuǎn)子側(cè)和網(wǎng)側(cè)，以滿足變頻器在風(fēng)場運(yùn)行的通信需求。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

雙饋風(fēng)機(jī)變流器通信系統(tǒng)，包括若干個相互連接的內(nèi)部通信節(jié)點和外部通信節(jié)點，所述外部通信節(jié)點包括風(fēng)機(jī)主控制系統(tǒng)和調(diào)試人員控制的上位機(jī)，所述內(nèi)部通信節(jié)點包括通信側(cè)通信節(jié)點、轉(zhuǎn)子側(cè)通信節(jié)點和網(wǎng)側(cè)通信節(jié)點，轉(zhuǎn)子側(cè)通信節(jié)點和網(wǎng)側(cè)通信節(jié)點分別是雙饋風(fēng)機(jī)變流器的轉(zhuǎn)子側(cè)變換器和電網(wǎng)側(cè)變換器控制單元的通信子系統(tǒng)，通信側(cè)通信節(jié)點作為星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的中心節(jié)點、分別與其他的內(nèi)部通信節(jié)點和外部通信節(jié)點獨(dú)立連接并通信；在3個內(nèi)部通信節(jié)點的存儲單元中對通信數(shù)據(jù)分別建立共同映射的結(jié)構(gòu)體及其陰影結(jié)構(gòu)體，所有結(jié)構(gòu)體和陰影結(jié)構(gòu)體具有同樣的大小、結(jié)構(gòu)和含義，結(jié)構(gòu)體和陰影結(jié)構(gòu)體由若干個通信字構(gòu)成。

所述通信字包括命令字、狀態(tài)字和故障字，具體為：網(wǎng)側(cè)命令字、轉(zhuǎn)子側(cè)命令字、通信側(cè)狀態(tài)字、網(wǎng)側(cè)狀態(tài)字、轉(zhuǎn)子側(cè)狀態(tài)字、網(wǎng)側(cè)故障字、轉(zhuǎn)子側(cè)故障字和通信側(cè)故障字。

所述通信側(cè)通信節(jié)點和轉(zhuǎn)子側(cè)通信節(jié)點與網(wǎng)側(cè)通信節(jié)點之間的通信線路采用相同的通信協(xié)議。

所述的雙饋風(fēng)機(jī)變流器通信系統(tǒng)的通信方法，包括以下具體步驟：

首先，建立雙饋風(fēng)機(jī)變流器通信系統(tǒng)的通信連接，將通信側(cè)通信節(jié)點作為星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的中心節(jié)點、分別與其他的通信節(jié)點獨(dú)立連接并通信，同時，分別在3個內(nèi)部通信節(jié)點的存儲單元中選用一部分建立共同映射的結(jié)構(gòu)體和陰影結(jié)構(gòu)體；

通信系統(tǒng)工作時，將3個內(nèi)部通信節(jié)點定義為內(nèi)部通信節(jié)點A、B和C，當(dāng)3個內(nèi)部通信節(jié)點中任一個接收到通信數(shù)據(jù)后：

當(dāng)內(nèi)部通信節(jié)點A根據(jù)控制邏輯修改A的陰影結(jié)構(gòu)體上的通信字后，向內(nèi)部通信節(jié)點B和/或C發(fā)送報文、使其修改B和/或C的結(jié)構(gòu)體和陰影結(jié)構(gòu)體中對應(yīng)位置的通信字，內(nèi)部通信節(jié)點B和/或C反饋報文至給內(nèi)部通信節(jié)點A、使其再修改A的結(jié)構(gòu)體中對應(yīng)位置的通信字，使得6個結(jié)構(gòu)體和陰影結(jié)構(gòu)體上對應(yīng)的通信字一致。

所述通信系統(tǒng)工作具體包括：風(fēng)機(jī)主控制系統(tǒng)或上位機(jī)控制風(fēng)機(jī)時，發(fā)送命令字給轉(zhuǎn)子側(cè)通信節(jié)點和/或網(wǎng)側(cè)通信節(jié)點；轉(zhuǎn)子側(cè)通信節(jié)點和/或網(wǎng)側(cè)通信節(jié)點動作其對應(yīng)的控制單元時，發(fā)送狀態(tài)字給通信側(cè)通信節(jié)點；通信側(cè)通信節(jié)點檢測到故障時，發(fā)送緊急停機(jī)命令給轉(zhuǎn)子側(cè)通信節(jié)點和/或網(wǎng)側(cè)通信節(jié)點；網(wǎng)側(cè)通信節(jié)點檢測到故障時，發(fā)送故障字給通信側(cè)通信節(jié)點、通信側(cè)通信節(jié)點再發(fā)送緊急停機(jī)命令給轉(zhuǎn)子側(cè)通信節(jié)點；轉(zhuǎn)子側(cè)通信節(jié)點檢測到故障時，發(fā)送故障字給通信側(cè)通信節(jié)點、通信側(cè)通信節(jié)點發(fā)送緊急停機(jī)命令給網(wǎng)側(cè)通信節(jié)點。