CN204349584U - 一种变流器和变流器监控系统 - Google Patents

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王成悦
杨春源
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Abstract

本申请公开了一种变流器和变流器监控系统,该变流器包括底层控制器、以太网交换机和通讯控制器,其中:所述以太网交换机通过以太网通讯方式分别与所述底层控制器、所述通讯控制器以及变流器监控中心互连;所述通讯控制器通过现场总线分别与所述底层控制器和所述变流器监控中心互连,实现了变流器运行状态的在线监测。

Description

一种变流器和变流器监控系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及风力发电技术领域,更具体地说,涉及一种变流器和变流器监控系统。
背景技术
[0002] 变流器是使电源系统的电压、频率、相数和其他电量或特性发生变化的电器设备。变流器作为风力发电机组实现并网发电的核心子系统,用户希望能集中、实时掌握其运行状态,而传统的方法需要工作人员奔走在各个变流器之间逐一监测,显然不能保证监测过程的实时性,且人员劳动强度大、效率低。
实用新型内容
[0003] 有鉴于此,本实用新型提供一种变流器和变流器监控系统,以实现变流器运行状态的在线监测。
[0004] 一种变流器,包括底层控制器、以太网交换机和通讯控制器,其中:
[0005] 所述以太网交换机通过以太网通讯方式分别与所述底层控制器、所述通讯控制器以及变流器监控中心互连;
[0006] 所述通讯控制器通过现场总线分别与所述底层控制器和所述变流器监控中心互连。
[0007] 可选地,所述通讯控制器还包括外扩存储器。
[0008] 其中,所述外扩存储器为外扩Flash存储器。
[0009] 其中,所述外扩Flash存储器为W25Q64BV型号芯片。
[0010] 其中,所述现场总线为CAN总线。
[0011] 其中,所述底层控制器的DSP为TI TMS28335系列芯片,所述底层控制器内部的以太网协议转换芯片为W5x00系列芯片。
[0012] 可选地,所述底层控制器还包括外扩模数转换芯片。
[0013] 其中,所述通讯控制器的主控单元为ARM芯片STM32F417,所述通讯控制器内部的以太网协议转换芯片为DP83848IVV型号芯片。
[0014] 其中,所述底层控制器、所述以太网交换机和所述通讯控制器的以太网接口芯片均为HR911103C型号。
[0015] 一种变流器监控系统,包括变流器监控中心以及上述任一种变流器。
[0016] 从上述的技术方案可以看出,本实用新型通过以通讯控制器作为中转,完成底层控制器与变流器监控中心之间的信息交互,保障了控制过程的可靠性;同时在变流器中建设以太网通讯网络,当通讯控制器置入虚拟示波器功能和故障录波功能后,即可将底层控制器的输出参数、由通讯控制器处理得到的变流器电压电流波形以及变流器故障前后一段时间内的电压电流波形通过以太网直接上传到变流器监控中心,不经过其他控制器的中转,具有实时性,实现了变流器运行状态的在线监测,解决了现有技术存在的问题。
附图说明
[0017] 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018] 图1为本实用新型实施例公开的一种变流器结构示意图。
具体实施方式
[0019] 为了引用和清楚起见,下文中使用的技术名词、简写或缩写总结如下:
[0020] PWM:Pulse Width Modulat1n,脉冲宽度调制;
[0021] DSP:Digital Signal Processor,数字信号处理器;
[0022] IGBT:Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极型晶体管。
[0023] 下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
[0024] 参见图1,本实用新型实施例公开了一种变流器,以实现变流器运行状态的在线监测,包括底层控制器10、以太网交换机20和通讯控制器30,其中:
[0025] 以太网交换机20通过以太网通讯方式分别与底层控制器10、通讯控制器30以及变流器监控中心40互连;
[0026] 其中,变流器监控中心40通常包括用于监控本台变流器的上位机41以及用于集中监控多台变流器的主控机42 ;
[0027] 通讯控制器30通过现场总线分别与底层控制器10和变流器监控中心40互连。
[0028] 底层控制器10可以完成变流器最基本的能量转换功能。具体的,变流器利用自身基于控制需要所配置的硬件设备完成电压、电流、开关量信号等给定信号的采样、调理和数字化,底层控制器10以单DSP作为主控单元,对数字信号进行采集和快速运算,输出PWM信号、开关量输出信号等,对相应受控单元进行实时控制,如功率单元的IGBT控制,主电路断路器、接触器的分合闸控制等。
[0029] 此外,作为优选,底层控制器10还可采用外扩模数转换芯片(即AD芯片)实现数字信号的采集,如AD7606等专用采样芯片等,以避免出现DSP引脚不够用的问题。
[0030] 变流器以通讯控制器30作为中转,完成底层控制器10与变流器监控中心40 (主要是主控机41)之间的信息交互,通讯方式优选可靠性突出的现场通讯方式,如CAN通讯方式来完成。具体的,通讯控制器30将底层控制器10的输出信息通过总线通讯方式转发给变流器监控中心40,同时将变流器监控中心40输出的控制指令通过总线通讯方式转发给底层控制器10,保证了控制过程的可靠性。
[0031] 为方便用户集中、实时掌握其运行状态,本实施例在变流器中引入了以太网交换器20作为底层控制器10与变流器监控中心40间的通讯连接,使得以太网交换器20的输出信息可以经以太网直接上传,不经过其他控制器进行中转,更具实时性。
[0032] 此外,为方便用户实时掌握变流器的电压、电流波形,以及变流器故障前后一段时间内的电压、电流波形,本实施例把以太网交换器20还同时作为通讯控制器30与变流器监控中心40之间的通讯连接,那么:
[0033] 通过在通讯控制器30中置入虚拟示波器功能,即可将通讯控制器30根据底层控制器10的输出信息处理得到的变流器电压、电流波形经过以太网直接上传给变流器监控中心40 ;同时,通过在通讯控制器30中置入故障录波功能(所述故障录波功能,即实时记录变频器故障前后一端时间内的电压、电流波形,以便于在变流器出现故障时,能够及时反应、做出准确分析与问题解决,尽快恢复并网发电,提高风能利用率,减小业主发电损失),即可将通讯控制器30根据底层控制器10的输出信息处理得到的变流器故障前后一段时间内的电压、电流波形经过以太网也直接上传给变流器监控中心40。信息的上传不经过其他控制器进行中转,保障了虚拟示波器和故障录波功能的实时性。
[0034] 在芯片选型方面,底层控制器10的DSP优选TI TMS28335系列芯片,底层控制器10内部的以太网协议转换芯片优选W5x00系列芯片。通讯控制器30的主控单元优选ARM芯片STM32F417,通讯控制器30内部的以太网协议转换芯片优选DP83848IVV型号芯片。底层控制器10、以太网交换机20和通讯控制器30的以太网接口芯片优选HR911103C型号。
[0035] 由上述描述可以看出,本实施例以通讯控制器30作为中转,完成底层控制器10与变流器监控中心40之间的信息交互,保障了控制过程的可靠性;同时通过在变流器中建设以太网通讯网络,当通讯控制器30置入虚拟示波器功能和故障录波功能后,即可将底层控制器10的输出参数、由通讯控制器30处理得到的变流器电压电流波形以及变流器故障前后一段时间内的电压电流波形通过以太网直接上传到变流器监控中心40,不经过其他控制器的中转,具有实时性,实现了变流器运行状态的在线监测,解决了现有技术存在的问题。
[0036] 作为优选,本实施例公开的通讯控制器30还包括外扩存储器,如外扩Flash存储器。
[0037] 故障录波功能要求硬件设备要具备大数据存储功能,为避免通讯控制器30出现内存空间不足的问题,本实施例为通讯控制器30引入了外扩存储器,以保证故障录波功能的可靠性。
[0038] 其中,所述外扩Flash优选W25Q64BV型号芯片,但并不局限。
[0039] 此外,本实用新型实施例还公开了一种变流器监控系统,以实现变流器运行状态的在线监测,包括变流器监控中心以及上述公开的任一种变流器。
[0040] 其中,所述变流器监控中心包括用于监控本台变流器的上位机以及用于集中监控多台变流器的主控机。
[0041] 综上所述,本实用新型通过以通讯控制器作为中转,完成底层控制器与变流器监控中心间的信息交互,保障了控制过程的可靠性;同时在变流器中建设以太网通讯网络,当通讯控制器置入虚拟示波器后,即可将底层控制器的输出参数以及通讯控制器处理得到的变流器电压、电流波形通过以太网直接传输到变流器监控中心,不经过其他控制器的中转,具有实时性,实现了变流器运行状态的在线监测,解决了现有技术存在的问题。
[0042] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0043] 对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种变流器,其特征在于,包括底层控制器、以太网交换机和通讯控制器,其中: 所述以太网交换机通过以太网通讯方式分别与所述底层控制器、所述通讯控制器以及变流器监控中心互连; 所述通讯控制器通过现场总线分别与所述底层控制器和所述变流器监控中心互连。
2.根据权利要求1所述的变流器,其特征在于,所述通讯控制器还包括外扩存储器。
3.根据权利要求2所述的变流器,其特征在于,所述外扩存储器为外扩Flash存储器。
4.根据权利要求3所述的变流器,其特征在于,所述外扩Flash存储器为W25Q64BV型号芯片。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的变流器,其特征在于,所述现场总线为CAN总线。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的变流器,其特征在于,所述底层控制器的DSP为TI TMS28335系列芯片,所述底层控制器内部的以太网协议转换芯片为W5x00系列芯片。
7.根据权利要求6所述的变流器,其特征在于,所述底层控制器还包括外扩模数转换芯片。
8.根据权利要求1-4中任一项所述的变流器,其特征在于,所述通讯控制器的主控单元为ARM芯片STM32F417,所述通讯控制器内部的以太网协议转换芯片为DP83848IVV型号芯片。
9.根据权利要求1-4中任一项所述的变流器,其特征在于,所述底层控制器、所述以太网交换机和所述通讯控制器的以太网接口芯片均为HR911103C型号。
10.一种变流器监控系统,其特征在于,包括变流器监控中心以及权利要求1-9中任一项所述的变流器。
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CN105471103A (zh) * 2015-12-16 2016-04-06 大连尚能科技发展有限公司 一种全功率变流器智能监测预警系统
CN107769522A (zh) * 2017-09-29 2018-03-06 武汉理工大学 一种基于PWM波的多通道4‑20mA控制指令转换系统

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