CN108123589A - 基于pcc的风电变流器控制系统 - Google Patents

基于pcc的风电变流器控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于PCC的风电变流器控制系统的实现方法，该系统采用可编程计算机控制器PCC作为主控制器，包括交流采样模块，直流采样模块，PWM分配模块和可选配的Crowbar模块，电励磁模块等，采用分布式采样和集中运算控制相结合的系统架构。控制器与各个模块之间采用工业以太网接口的POWERLINK总线进行通信。PCC模块具有中央处理器(CPU)，输入/输出(I/O)接口，电源，保护等，品种丰富，通信接口完善，配置简单，省去了变流器控制器复杂的硬件电路设计和调试，缩短了开发周期，提高了稳定性和通用性。

Description

基于PCC的风电变流器控制系统
技术领域
本发明属于电力电子技术领域，涉及风电变流器控制系统，适用于风电变流器的通用控制部件。
背景技术
在能源短缺和环境污染日益严重的今天，作为可再生绿色能源的风能的开发利用具有十分重要的意义。对此，世界各国普遍重视并竞相大力发展，技术上推陈出新，随着风力发电机组容量的不断增大，提高运行效率和可靠性，最大程度的利用风能已经成为风力发电技术研究的重要内容。
风电变流器作为风力发电系统的重要组成部分，可以优化风力发电系统的运行，实现宽风速范围内的变速恒频发电，改善风机效率和传输链的工作状况，减少发电机损耗，提高运行效率，提升风能利用率。风电变流器分双馈变流器和直驱变流器，主要是由机械柜体、主回路、控制器、驱动回路、冷却系统、电源系统、操作回路、辅助系统等组成。随着风电变流器的不断发展，特别是风力发电机组从陆地向海面拓展，对可靠性的要求越来越高，同时，对成本越来越敏感。
变流器控制系统的主要任务是为半导体电力电子开关产生开通、关断信号，从而得到设定的输出电压或电流。同时，控制系统可以实时监控变流器的工作状态，采集、记录运行参数，远程通信，故障处理等等。目前，控制系统的硬件电路主要是由专用或通用微处理器(microprocessor)、微控制器(microcontroller)、数字信号处理器DSP(DigitalSignal Processor)和可编程逻辑器件阵列FPGA(Field Programmable Gate Array)组成的全数字化控制系统。
发明内容
本发明公开了一种风电变流器的控制系统，采用可编程计算机控制器PCC作为主控制器，结合分布式采样模块和PWM驱动模块，可灵活配置。
本发明采用的技术方案是：
一种风电变流器的控制系统，采用分布式采集和集中运算控制相结合的系统架构。本系统包括可编程计算机控制器PCC、PWM驱动及采样模块、交流采样模块、直流采样模块等，还可根据需求进行扩展，如Crowbar模块、电励磁模块等。
主控制器采用可编程计算机控制器PCC，PCC是一种计算机控制系统，包括中央处理器(CPU)，输入/输出(I/O)接口、电源等。PCC实现了系列化、模块化、标准化的设计，具有设计、安装比较容易、调试周期短、维护简单等特点，其所有的输入输出接口电路均采用光电隔离，可有效抑制外部干扰源对PCC的影响。另外，PCC模块品种丰富，通信接口完善，配置简单，可较容易组网通信。省去了变流器控制器复杂的硬件电路设计，缩短了开发周期，提高了稳定性和通用性。
交流采样板，直流采样板以功能模块的形式下放到功率柜，通过POWERLINK总线送至控制器，控制器接收收据并经过运算，通过POWERLINK总线发送PWM脉冲给功率模块，实现闭环控制。
采用独立的PWM分配模块，其与控制器之间通过POWERLINK总线进行通信，向控制器发送功率模块状态信息，接收控制器计算好的PWM数据，经PWM模块上的FPGA处理后向功率模块输出PWM脉冲。。
采用POWERLINK总线作为控制箱与各个板件之间的通信方式，硬件接口采用标准的工业以太网接口，可以采用环形、链型，菊花型网络方式连接，也可直接交叉通信，还可以通过HUB进行互联通信。每块电路板只需要1-2个通信接口，就可以完全满足通信需求。
新的风电接入标准出台时，不用修改原来的设计，只需增加新的带有以太网接口的功能模块即可满足要求。比如图中的Crowbar模块，电励磁模块等。当采用功率回路级并联时，可以直接增加PWM分配模块。
本发明所达到的有益效果：采用PCC作为控制器可缩短控制器硬件开发周期，利用开发工具专注于功能实现；具有丰富的接口和强大的处理能力；支持所有的拓扑结构，如星型，树型，线型等；采用分布式采样方案，升级方便；可靠性高。
附图说明
图1中是本发明的基于PCC的风电变流器控制系统连接示意图。实线框部分为必选模块，虚线框部分可根据实际情况拓展。
具体实施方式
图1中为本发明的基于PCC的风电变流器控制系统电气原理图，所述控制系统包括可编程计算机控制器PCC，交流采样模块，直流采样模块和PWM分配模块。
所述可编程计算机控制器PCC可扩展I/O模块，保护模块等，PCC通过工业以太网接口，采用POWERLINK总线与各个模块通信。
所述交流采样模块包括交流电压采样、交流电流采样、过压保护等。交流电压采样采用外部PT，经滤波处理后进入ADC，ADC输出送至FPGA，FPGA处理后经POWERLINK总线送入控制器。交流电流采样采用外部CT，经滤波处理后进入ADC，ADC输出送至FPGA，FPGA处理后经POWERLINK总线送入控制器。
所述直流采样模块独立于交流采样模块，采用电阻分压采样方式。电阻分压后的输出量处理后送入ADC，ADC输出送至FPGA，FPGA处理后经POWERLINK总线送入控制器。
所述PWM分配模块可采集功率模块的电流和温度信号，经ADC转换后送入FPGA，FPGA通过POWERLINK总线送到控制器。控制器根据接收到电流、电压信号生成PWM驱动信号。驱动信号通过POWERLINK总线送入PWM分配模块的FPGA，脉冲分配后产生三对加入死区的互补驱动信号，驱动功率模块产生所需的波形。

Claims (4)

1.基于PCC的风电变流器控制系统，其特征是控制系统采用可编程计算机控制器PCC作为主控制器，结合分布式采样系统和PWM驱动模块，采用分布式采集和集中运算控制相结合的系统架构。
所述控制系统包括可编程计算机控制器PCC，PWM驱动模块，交流采样模块，直流采样模块等，还可根据需求进行扩展，如Crowbar模块，电励磁模块等。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于采样模块以功能模块的形式下放到功率柜，通过POWERLINK总线送至控制器，控制器集中进行运算，分布式采样与集中运算控制相结合。
3.根据权利要求1和2所述的控制系统，其特征在于：PWM分配模块可采集功率模块的温度和电流信号，通过POWERLINK总线送入控制器；同时，通过POWERLINK总线接收控制器生成的PWM信号，经FPGA处理后分配给功率模块。
4.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于：PWM分配模块在功率回路级并联时，可以直接扩展使用。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102510092A (zh) * 2011-12-19 2012-06-20 国网电力科学研究院 一种风电变流器分布式实时控制单元
CN103401399A (zh) * 2013-07-23 2013-11-20 国电南瑞科技股份有限公司 一种基于可编程计算机控制器的风电变流器控制系统
JP5753487B2 (ja) * 2011-12-28 2015-07-22 株式会社 日立パワーデバイス 通信システム、半導体駆動装置及び電力変換装置
CN105720795A (zh) * 2014-12-02 2016-06-29 国家电网公司 风电变流控制系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102510092A (zh) * 2011-12-19 2012-06-20 国网电力科学研究院 一种风电变流器分布式实时控制单元
JP5753487B2 (ja) * 2011-12-28 2015-07-22 株式会社 日立パワーデバイス 通信システム、半導体駆動装置及び電力変換装置
CN103401399A (zh) * 2013-07-23 2013-11-20 国电南瑞科技股份有限公司 一种基于可编程计算机控制器的风电变流器控制系统
CN105720795A (zh) * 2014-12-02 2016-06-29 国家电网公司 风电变流控制系统

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