[發(fā)明專利]基于PCC的風電變流器控制系統(tǒng)

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• 申請日: 2016-11-28
• 公開（公告）號: CN108123589A
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發(fā)明（設計）人: 張教赟
• 申請（專利權）人: 南京科技職業(yè)學院
• 主分類號: H02M1/00
• 分類號: H02M1/00;H02P9/30;H02P101/15
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了基于PCC的風電變流器控制系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，該系統(tǒng)采用可編程計算機控制器PCC作為主控制器，包括交流采樣模塊，直流采樣模塊，PWM分配模塊和可選配的Crowbar模塊，電勵磁模塊等，采用分布式采樣和集中運算控制相結合的系統(tǒng)架構。控制器與各個模塊之間采用工業(yè)以太網(wǎng)接口的POWERLINK總線進行通信。PCC模塊具有中央處理器(CPU)，輸入/輸出(I/O)接口，電源，保護等，品種豐富，通信接口完善，配置簡單，省去了變流器控制器復雜的硬件電路設計和調試，縮短了開發(fā)周期，提高了穩(wěn)定性和通用性。

技術領域

本發(fā)明屬于電力電子技術領域，涉及風電變流器控制系統(tǒng)，適用于風電變流器的通用控制部件。

背景技術

在能源短缺和環(huán)境污染日益嚴重的今天，作為可再生綠色能源的風能的開發(fā)利用具有十分重要的意義。對此，世界各國普遍重視并競相大力發(fā)展，技術上推陳出新，隨著風力發(fā)電機組容量的不斷增大，提高運行效率和可靠性，最大程度的利用風能已經成為風力發(fā)電技術研究的重要內容。

風電變流器作為風力發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分，可以優(yōu)化風力發(fā)電系統(tǒng)的運行，實現(xiàn)寬風速范圍內的變速恒頻發(fā)電，改善風機效率和傳輸鏈的工作狀況，減少發(fā)電機損耗，提高運行效率，提升風能利用率。風電變流器分雙饋變流器和直驅變流器，主要是由機械柜體、主回路、控制器、驅動回路、冷卻系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、操作回路、輔助系統(tǒng)等組成。隨著風電變流器的不斷發(fā)展，特別是風力發(fā)電機組從陸地向海面拓展，對可靠性的要求越來越高，同時，對成本越來越敏感。

變流器控制系統(tǒng)的主要任務是為半導體電力電子開關產生開通、關斷信號，從而得到設定的輸出電壓或電流。同時，控制系統(tǒng)可以實時監(jiān)控變流器的工作狀態(tài)，采集、記錄運行參數(shù)，遠程通信，故障處理等等。目前，控制系統(tǒng)的硬件電路主要是由專用或通用微處理器(microprocessor)、微控制器(microcontroller)、數(shù)字信號處理器DSP(DigitalSignal Processor)和可編程邏輯器件陣列FPGA(Field Programmable Gate Array)組成的全數(shù)字化控制系統(tǒng)。

發(fā)明內容

本發(fā)明公開了一種風電變流器的控制系統(tǒng)，采用可編程計算機控制器PCC作為主控制器，結合分布式采樣模塊和PWM驅動模塊，可靈活配置。

本發(fā)明采用的技術方案是：

一種風電變流器的控制系統(tǒng)，采用分布式采集和集中運算控制相結合的系統(tǒng)架構。本系統(tǒng)包括可編程計算機控制器PCC、PWM驅動及采樣模塊、交流采樣模塊、直流采樣模塊等，還可根據(jù)需求進行擴展，如Crowbar模塊、電勵磁模塊等。

主控制器采用可編程計算機控制器PCC，PCC是一種計算機控制系統(tǒng)，包括中央處理器(CPU)，輸入/輸出(I/O)接口、電源等。PCC實現(xiàn)了系列化、模塊化、標準化的設計，具有設計、安裝比較容易、調試周期短、維護簡單等特點，其所有的輸入輸出接口電路均采用光電隔離，可有效抑制外部干擾源對PCC的影響。另外，PCC模塊品種豐富，通信接口完善，配置簡單，可較容易組網(wǎng)通信。省去了變流器控制器復雜的硬件電路設計，縮短了開發(fā)周期，提高了穩(wěn)定性和通用性。

交流采樣板，直流采樣板以功能模塊的形式下放到功率柜，通過POWERLINK總線送至控制器，控制器接收收據(jù)并經過運算，通過POWERLINK總線發(fā)送PWM脈沖給功率模塊，實現(xiàn)閉環(huán)控制。

采用獨立的PWM分配模塊，其與控制器之間通過POWERLINK總線進行通信，向控制器發(fā)送功率模塊狀態(tài)信息，接收控制器計算好的PWM數(shù)據(jù)，經PWM模塊上的FPGA處理后向功率模塊輸出PWM脈沖。。

采用POWERLINK總線作為控制箱與各個板件之間的通信方式，硬件接口采用標準的工業(yè)以太網(wǎng)接口，可以采用環(huán)形、鏈型，菊花型網(wǎng)絡方式連接，也可直接交叉通信，還可以通過HUB進行互聯(lián)通信。每塊電路板只需要1-2個通信接口，就可以完全滿足通信需求。