[實(shí)用新型]管線壓縮機(jī)的電機(jī)電力驅(qū)動數(shù)字控制系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320004967.8
• 申請日: 2013-01-05
• 公開（公告）號: CN203103968U
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜建國;羅*;徐亞軍;潘慶山;劉賀;喬樹通
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;H02M7/48
• 代理公司: 上海旭誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

本實(shí)用新型涉及一種電力驅(qū)動數(shù)字控制系統(tǒng)，特別地，涉及一種基于集成門極換流晶閘管(Intergrated?Gate?Commutated?Thyristors，IGCT)五電平技術(shù)的管線壓縮機(jī)的電機(jī)電力驅(qū)動數(shù)字控制系統(tǒng)。

多電平的基本思想是由多個電平臺階來合成階梯波，以逼近正弦輸出電壓。電平數(shù)越多，所得到的階梯電平臺階越多，從而越逼近正弦波，諧波成分越少。從理論上講，多電平變換器可以通過合成無窮多個電平臺階，最終實(shí)現(xiàn)零諧波的輸出。但在實(shí)際應(yīng)用中，由于受到硬件條件和控制復(fù)雜性的制約，通常在滿足性能指標(biāo)的前提下，并不追求過高的電平數(shù)。

從目前發(fā)展趨勢看，在油氣工業(yè)中，管線壓縮機(jī)的全電力驅(qū)動將替代燃?xì)馔钙津?qū)動。數(shù)十MW的大功率壓縮機(jī)需要大容量、高速交流電機(jī)傳動。基于IGCT的五電平逆變器(變頻器)在管線壓縮機(jī)電機(jī)傳動應(yīng)用中可以實(shí)現(xiàn)高速、大容量、高效、高可靠性、平滑輸出電壓波形的目標(biāo)。傳統(tǒng)的逆變器控制系統(tǒng)的控制信號和反饋信號通常采用模擬信號傳輸，其存在硬件電路復(fù)雜、調(diào)試?yán)щy、編程復(fù)雜和抗干擾性差等缺點(diǎn)。針對基于IGCT技術(shù)的五電平逆變器控制系統(tǒng)，傳統(tǒng)控制系統(tǒng)無論在控制精度還是響應(yīng)速度上都無法滿足要求。

有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種管線壓縮機(jī)的電機(jī)電力驅(qū)動數(shù)字控制系統(tǒng)，其克服現(xiàn)有的控制系統(tǒng)的不足，對于復(fù)雜運(yùn)算難以達(dá)到高速和高精度要求的缺陷，提供了一種編程方便、響應(yīng)快、抗干擾能力強(qiáng)和精度高的數(shù)字控制系統(tǒng)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種管線壓縮機(jī)的電機(jī)電力驅(qū)動數(shù)字控制系統(tǒng)，其包括主控板、光纖板、VME總線機(jī)箱和若干個底層單元，其中所述主控板和所述光纖板插在所述VME總線機(jī)箱的背板上，二者之間通過VME總線實(shí)現(xiàn)通訊；所述光纖板與所述底層單元通過光纖連接；所述底層單元由從控制器、IGCT和直流側(cè)電容組成。

根據(jù)上述的管線壓縮機(jī)的電機(jī)電力驅(qū)動數(shù)字控制系統(tǒng)，其中，所述光纖板通過光纖頭將數(shù)據(jù)發(fā)送到所述底層單元。

根據(jù)上述的管線壓縮機(jī)的電機(jī)電力驅(qū)動數(shù)字控制系統(tǒng)，其中，所述主控板包括DSP和FPGA。

根據(jù)上述的管線壓縮機(jī)的電機(jī)電力驅(qū)動數(shù)字控制系統(tǒng)，其中，所述主控板包括DSP和FPGA。

根據(jù)上述的管線壓縮機(jī)的電機(jī)電力驅(qū)動數(shù)字控制系統(tǒng)，其中，所述光纖板與所述底層單元設(shè)置有兩根光纖傳輸，用于交換數(shù)據(jù)。

根據(jù)上述的管線壓縮機(jī)的電機(jī)電力驅(qū)動數(shù)字控制系統(tǒng)，其中，所述從控制器由FPGA、光纖發(fā)射和接收電路、電壓和電流檢測電路、AD轉(zhuǎn)換電路、溫度檢測電路、IGCT驅(qū)動和故障返回電路和IO驅(qū)動電路組成。

進(jìn)一步地，根據(jù)上述的管線壓縮機(jī)的電機(jī)電力驅(qū)動數(shù)字控制系統(tǒng)，其中，所述電壓和電流檢測電路、所述AD轉(zhuǎn)換電路、所述FPGA和所述IGCT驅(qū)動和故障返回電路依次連接，所述光纖發(fā)射和接收電路、所述溫度檢測電路和所述IO驅(qū)動電路均連接于所述FPGA上。

因此，本實(shí)用新型的管線壓縮機(jī)的電機(jī)電力驅(qū)動數(shù)字控制系統(tǒng)提供了一種基于FPGA的新型模塊化無功補(bǔ)償控制系統(tǒng)，主控板采用DSP+FPGA的架構(gòu)，通過VME總線與光纖板進(jìn)行通訊。光纖板與底層單元通過光纖連接，通過光纖頭將數(shù)據(jù)發(fā)送到底層單元，該控制系統(tǒng)采用模塊化思想，可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行擴(kuò)展，克服了現(xiàn)有的技術(shù)不足，對于復(fù)雜運(yùn)算難以達(dá)到高速和高精度要求的缺陷，控制性能符合五電平逆變器設(shè)備的要求。

圖1為本實(shí)用新型的管線壓縮機(jī)的電機(jī)電力驅(qū)動數(shù)字控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型中底層單元的從控制器的結(jié)構(gòu)示意圖。

以下將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說明，以充分地了解本實(shí)用新型的目的、特征和效果。

以下將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說明，以充分地了解本實(shí)用新型的目的、特征和效果。

如圖1所示，根據(jù)本實(shí)用新型的管線壓縮機(jī)的電機(jī)電力驅(qū)動數(shù)字控制系統(tǒng)，其包括主控板1、光纖板2、VME總線機(jī)箱3和若干個底層單元4。其中主控板1和光纖板2插在VME總線機(jī)箱3背板上，二者通過VME總線實(shí)現(xiàn)通訊。光纖板2與主控板1進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成每個底層單元4需要的數(shù)據(jù)；光纖板2與底層單元4通過光纖連接，并由光纖頭將數(shù)據(jù)發(fā)送到底層單元，同時光纖板2采用具有光纖接收功能的光纖接收器，以接收底層單元4發(fā)送的數(shù)據(jù)。光纖板2通過分析主控板1發(fā)送的數(shù)據(jù)和底層單元4發(fā)送的數(shù)據(jù)來確定為每個底層單元分配相應(yīng)的數(shù)據(jù)。