[发明专利]一种基于可编程计算机控制器的风电变流器控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种风电变流器的控制系统。

背景技术

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。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。风电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。然而，现有技术中风电变流器控制系统主要是由专用或通用微处理器、微控制器、数字信号处理器和可编程逻辑器件阵列组成的全数字化控制系统，这样的设计硬件电路复杂、开发周期长、稳定性不高且拓展性差。

发明内容

发明目的：本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种基于可编程计算机控制器的风电变流器控制系统，从而使得整个控制系统的硬件电路简单、开发周期缩短、稳定性加强且拓展性更好。

技术方案：为了实现发明目的，本发明公开了一种基于可编程计算机控制器的风电变流器控制系统，包括可编程计算机控制器模块、交流采样模块、直流采样模块以及至少一个PWM分配模块；各模块通过Powerlink总线技术进行通信且Powerlink带有集线器。可编程计算机控制器模块包括可编程计算机控制器、I/O接口、保护模块以及电源。所述的控制系统还可以扩展有Crowbar模块以及电励磁模块并且所述的PWM分配模块都有各自的FPGA芯片。

有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点在于硬件电路简单、开发周期缩短、稳定性加强且拓展性更好。

附图说明

图1为本发明的基于可编程计算机控制器的风电变流器控制系统的结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1所示，本发明的一种基于可编程计算机控制器的风电变流器控制系统包括可编程计算机控制器模块1、交流采样模块2、直流采样模块3、Crowbar模块4、电励磁模块5、第一PWM分配模块6、第二PWM分配模块7以及第三PWM分配模块8。各模块之间通过带有集线器Hub的Powerlink总线技术进行相互通信。

可编程计算机控制器模块1包括作为CPU的可编程计算机控制器、输入/输出（I/O）接口、保护模块以及电源等，然而可编程计算机控制器本身具有系列化、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，并且通信接口完善，配置简单，可较容易组网通信，从而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2，直流采样板3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。

各自独立的第一PWM分配模块6、第二PWM分配模块7以及第三PWM分配模块8，其与可编程计算机控制器模块1的控制器之间通过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，还可以通过集线器进行互联通信。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。同时，由于采用了POWERLINK总线技术，若有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4，电励磁模块5等。当采用功率回路级并联时，可以直接增加独立的PWM分配模块。