CN205178892U - 一种含通讯接口的小功率风电变流器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及风电变流器技术领域，特别是一种含通讯接口的小功率风电变流器，它包括三相全桥整流模块、全桥逆变模块、驱动微机模块、控制微机模块、通讯接口、触摸板和电源模块；风机所发出的三相交流电经过三相全桥整流模块整流成直流电，又经过全桥逆变模块将直流电转换为与电网相同电压等级与频率的单相交流电压，将能量传送至电网上；本实用新型提供了一种通讯接口，可以实现对小功率风电变流器运行状态的实时监控，便于及时发现、排除故障，同时也可实现上位机对其进行控制，方便操作；本实用新型还可以实现全时并网，操作简便，能够满足小功率风电变流器的实际要求。

Description

一种含通讯接口的小功率风电变流器
技术领域
本实用新型涉及风电变流器技术领域，特别是一种含通讯接口的小功率风电变流器。
背景技术
近些年来，风力发电作为一种具有广泛应用前景的新能源技术得到大力发展。与此同时，作为风力发电的关键技术之一，风电变流器因其可以实现宽风速范围内的变速恒频发电，提高运行效率，提升风能利用率等优点，也越来越受到重视。而随着分布式能源、微网技术的发展，针对民用的小功率风电变流器(一般为几千瓦)及其风电机组开始得到越来越多的应用。
需要特别指出的是，民用的小功率风电变流器及其风电机组，往往以单台或者几台组网的形式出现。同时，风机所发电通过风电变流器、变压器等设备，最终以单相交流电形式并入民用用电进线端。而为了方便实现对于单台及多台风电变流器组网时的监测与控制，小功率的风电变流器本身需包含控制单元和通信接口，方便上位机等对其进行监控。与民用的小功率风电变流器相匹配的风机，为了减少齿轮箱等中间传动结构，往往采用直驱式永磁同步发电机。
MODBUS协议已经成为工控领域全球最流行的标准，此协议支持传统的RS-232、RS-422、RS-485和以太网设备，MODBUS协议的好处是其定义了控制器能够认识和使用的消息结构，并没有规定物理层，也不管它们是经过何种网络进行通信的。因此，利用MODBUS协议作为小功率风电变流器的通讯协议可以有效地降低成本，同时也方便对于使用MODBUS协议的不同设备之间进行监控。
现有的风电变流器都是针对大功率风力发电设备，没有给出针对民用的小功率风电变流器的具体实现方案。
发明内容
本实用新型的目的是：提供一种含通讯接口的小功率风电变流器，它能够提供基于MODBUSRTU协议的通讯接口，非常方便小功率风电变流器与工控机、PLC等设备连接，可实现远程监控；此外，该小功率风电变流器还能够实现全时并网发电，满足实际民用要求。
本实用新型的技术方案是：一种含通讯接口的小功率风电变流器，其特征在于：它包括三相全桥整流模块、全桥逆变模块、驱动微机模块、控制微机模块、通讯接口、触摸板和电源模块；三相全桥整流模块一端与永磁同步发电机电性连接，另一端连接储能电容；全桥逆变模块一端连接储能电容，另一端连接电网；驱动微机模块与三相全桥整流模块和全桥逆变模块电性连接，用于产生PWM信号；控制微机模块与驱动微机模块电性连接，并通过通讯接口连接上位机；触摸板与控制微机模块电性连接；电源模块一端连接电网，另一端连接储能电容，可以使风电变流器全时并网，并用于为驱动微机模块和控制微机模块供电。
下面对上述技术方案进行进一步解释：
所述的一种含通讯接口的小功率风电变流器包括三相全桥整流模块，其由6个晶体管组成，上下桥臂分别各使用三个绝缘栅双极型晶体管(IGBT)，永磁同步发电机引出的三相电接到三相全桥整流模块三组桥臂的中点上。
所述的一种含通讯接口的小功率风电变流器包括全桥逆变模块，用于将直流电转换成单相交流电，其由四个绝缘栅双极型晶体管(IGBT)组成，上下桥臂分别各使用两个绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。
所述的一种含通讯接口的小功率风电变流器包括驱动微机模块，驱动微机模块用德州仪器生产的TMS320X2812DSP，利用其EV模块负责三相全桥整流模块和全桥逆变模块PWM的产生。
所述的一种含通讯接口的小功率风电变流器包括控制微机模块，控制微机模块用德州仪器生产的TMS320X2808DSP，负责整个系统运行、保护，并通过通讯接口连接上位机。
所述的一种含通讯接口的小功率风电变流器包括通讯接口，通讯接口位于控制微机模块上，通讯接口可以采用RS232或RS485，利用MODBUSRTU协议与上位机进行串口通讯。
所述的一种含通讯接口的小功率风电变流器包括电源模块，电源模块一端通过二极管不控整流与电网连接。
本实用新型的优点是：
1、本实用新型提供了一种利用MODBUSRTU协议的通讯接口，可以实现对风力发电机和小功率风电变流器运行状态的实时监控，便于及时发现、排除故障，同时也可实现上位机对控制微机模块的控制，在调试及下达命令时无需对变流器进行拆机操作，方便用户操作。
2、本实用新型的电源模块一端通过二极管不控整流与电网侧连接，另一端与直流母线侧的储能电容连接，当直流母线侧电压太低不能达到逆变要求时，可以通过电源模块为储能电容充电，因此可以实现小功率风电变流器全时并网，非常方便小功率风电变流器的操作。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述：
图1为本实用新型实施例的小功率风电变流器整体结构示意图；
具体实施方式
实施例：如图1所示，一种含通讯接口的小功率风电变流器，它包括三相全桥整流模块全桥逆变模块、驱动微机模块、控制微机模块、通讯接口和电源模块；风机所发出的三相交流电经过三相全桥整流模块整流成直流电，又经过全桥逆变模块将直流电转换为与电网相同电压等级与频率的单相交流电压，将能量传送至电网上。
三相全桥整流模块用于将风机所发出的三相交流电整流成直流电，风机所引出的三相电，首先经过EMC模块，再接到三相全桥整流模块三组桥臂的中点上，EMC模块主要用于滤波，保证电能质量。该三相全桥整流模块由6个晶体管组成，上下桥臂分别各使用三个绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。
经过三相全桥整流模块后的直流电，用电容储能元件进行储能并利用全桥逆变模块将直流电转换成单相交流电。全桥逆变模块由四个绝缘栅双极型晶体管(IGBT)组成，上下桥臂分别各使用两个绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。
驱动微机模块用德州仪器生产的TMS320X2812DSP，利用其EV模块负责三相全桥整流模块和全桥逆变模块PWM的产生，而所产生PWM的方式则由监测到的参数情况确定，在不同风力条件下有不同的PWM产生方式。
控制微机模块用德州仪器生产的TMS320X2808DSP，用于控制驱动微机模块及相应的继电器，采集实时参数并按照MODBUSRTU协议将参数通过通讯接口发送给上位机，同时接受上位机的控制指令。
通讯接口位于控制微机模块上，通讯接口可以采用RS232或RS485，与上位机的通讯接口进行连接，可以方便地进行串口通讯。
电源模块一端通过二极管不控整流与电网侧连接，另一端与直流母线侧的储能电容连接，可用于为驱动微机模块和控制微机模块提供电能。当直流母线侧储能电容的电压达不到逆变要求时，可以通过电源模块为其充电，使得该变流器能够全时并网发电。
应当指出，对于经充分说明的本实用新型来说，还可具有多种变换及改型的实施方案，并不局限于上述实施方式的具体实施例。上述实施例仅仅作为本实用新型的说明，而不是限制。总之，本实用新型的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型。

Claims (7)

1.一种含通讯接口的小功率风电变流器，其特征在于：它包括三相全桥整流模块、全桥逆变模块、驱动微机模块、控制微机模块、通讯接口、触摸板和电源模块；三相全桥整流模块一端与永磁同步发电机电性连接，另一端连接储能电容；全桥逆变模块一端连接储能电容，另一端连接电网；驱动微机模块与三相全桥整流模块和全桥逆变模块电性连接，用于产生PWM信号；控制微机模块与驱动微机模块电性连接，并通过通讯接口连接上位机；触摸板与控制微机模块电性连接；电源模块一端连接电网，另一端连接储能电容，可以使风电变流器全时并网，并用于为驱动微机模块和控制微机模块供电。
2.根据权利要求1所述的一种含通讯接口的小功率风电变流器，其特征在于：所述的三相全桥整流模块由6个晶体管组成，上下桥臂分别各使用三个绝缘栅双极型晶体管(IGBT)，永磁同步发电机引出的三相电接到三相全桥整流模块三组桥臂的中点上。
3.根据权利要求1所述的一种含通讯接口的小功率风电变流器，其特征在于：所述的全桥逆变模块用于将直流电转换成单相交流电，其由四个绝缘栅双极型晶体管(IGBT)组成，上下桥臂分别各使用两个绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。
4.根据权利要求1所述的一种含通讯接口的小功率风电变流器，其特征在于：所述的驱动微机模块用德州仪器生产的TMS320X2812DSP，利用其EV模块负责三相全桥整流模块和全桥逆变模块PWM的产生。
5.根据权利要求1所述的一种含通讯接口的小功率风电变流器，其特征在于：所述的控制微机模块用德州仪器生产的TMS320X2808DSP，负责整个系统运行、保护，并通过通讯接口连接上位机。
6.根据权利要求1所述的一种含通讯接口的小功率风电变流器，其特征在于：所述的通讯接口位于控制微机模块上，通讯接口可以采用RS232或RS485，利用MODBUSRTU协议与上位机进行串口通讯。
7.根据权利要求1所述的一种含通讯接口的小功率风电变流器，其特征在于：所述的电源模块一端通过二极管不控整流与电网连接。
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