双馈风力发电机的变流装置控制器制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种双馈风力发电机的变流装置控制器，由触摸显示屏、ＰＬＣ模块、数据采集控制模块、网络接口模块连接构成，触摸显示屏与ＰＬＣ模块相连接，ＰＬＣ模块与网络接口模块的一端相连接，该网络接口模块的另一端与风电机组控制及变桨系统相连接，ＰＬＣ模块还与数据采集控制模块相连接，该数据采集控制模块同时与转子侧功率模块、网侧功率模块相连接。本发明专利技术采用模块化设计，通过对各种模拟信号、数字量信号、转速信号的采集、分析处理实现了对功率外环及电流内环的双闭环控制，同时实现了数据的集中采集、故障预报及诊断等功能，具有抗干扰能力强、网络接口丰富、测量速度快、控制精度高、人机界面友好等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于风力发电领域，尤其是一种双馈风力发电机的变流装置控制器。
技术介绍
目前，兆瓦级变速变桨双馈并网型风力发电机组代表了国内风电机组整机发展的 主流方向，而双馈变流装置是兆瓦级双馈风电机组中的核心部件之一，是实现双馈式异步 风力发电机组在风速大范围变化情况下的恒压恒频并网发电运行的重要组成部分。现有大 功率双馈变流装置控制器多采用双处理器或双DSP架构，处理器之间通过双口 RAM或串行 通信方式连接，控制系统的各功能板平面布置，功率输出电路多采用分立元件构成的驱动 板加IGBT模块，控制系统与功率变换电路之间通过线路远距离连接。这种结构造成控制器 存在以下不足1.双CPU结构造成协同控制复杂、易出故障；2.各控制板件连线复杂、抗电 磁干扰能力差；3.分立元件构成的控制板或驱动板使用器件多、参数匹配困难、易出故障； 4.过多的分立器件造成生产、调试、维护成本高；5.缺少网络接口，难以实现远程数据交换 和故障诊断，难以适应不同整机厂商的接口要求；6.没有大容量的存储介质，不能长期保 存测量数据，难以实现故障分析、预报。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提出一种双馈风力发电机的变流装置控 制器，该变流装置控制器采用模块化设计，具有抗干扰能力强、网络接口丰富、测量速度快、 控制精度高的特点，实现了对功率外环及电流内环的双闭环控制，以及对数据的集中采集、 故障预报及诊断等功能。本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的一种双馈风力发电机的变流装置控制器，由触摸显示屏、PLC模块、数据采集控制 模块、网络接口模块连接构成，触摸显示屏与PLC模块相连接，PLC模块与网络接口模块的 一端相连接，该网络接口模块的另一端与风电机组控制及变桨系统相连接，PLC模块还与数 据采集控制模块相连接，该数据采集控制模块同时与转子侧功率模块、网侧功率模块相连接。而且，所述的数据采集控制模块由DSP处理器与PLC接口模块、A/D转换模块、数 字量信号输入输出模块、转速测量模块、PWM脉冲调制模块、存储器模块相连接构成，A/D转 换模块的输入端与模拟信号变换模块的输出端相连接。而且，所述的PLC接口模块为RS232通信接口模块、RS485通信接口模块、CAN总线 接口模块中的一种。而且，所述的模拟信号变换模块由主电网线电压传感器、定子线电压传感器、电网 相电流传感器、网侧逆变器相电流传感器、转子电流传感器、低通滤波电路、电压信号调理 电路、电流信号调理电路连接构成，主电网线电压传感器、定子线电压传感器、电网相电流 传感器、网侧逆变器相电流传感器、转子电流传感器分别连接到低通滤波器的输入端，低通3滤波器的两个输出端分别与电压信号调理电路和电流信号调理电路相连接，电压信号调理 电路和电流信号调理电路的输出端连接到A/D转换模块，该A/D转换模块为16位多路并行 模数转换器。而且，所述的数字量信号输入输出模块由数字量信号整形滤波电路、数字量信号 光电隔离电路构成，数字量信号经数字量信号整形滤波电路及数字量信号光电隔离电路后 与DSP处理器相连接，DSP处理器的输出信号经数字量信号光电隔离电路后与转子侧功率 模块及网侧功率模块相连接。而且，所述的转速测量模块由编码器、编码器光电隔离电路、编码器整形滤波电 路、编码器电压变换电路、编码器驱动电路依次连接构成，编码器的输入端与发电机转子的 转轴直接相连，编码器驱动电路的输出端与DSP处理器的正交编码脉冲接口电路相连接。而且，所述的PWM脉冲调制模块由可编程器件、转子侧光电隔离电路、网侧光电隔 离电路连接构成，PWM脉冲调制模块的两个输入端分别与DSP处理器及过流、过压保护信号 相连接，PWM脉冲调制模块的两个输出端分别与转子侧光电隔离电路、网侧光电隔离电路的 输入端相连接，转子侧光电隔离电路、网侧光电隔离的输出端分别通过光纤与转子侧功率 模块、网侧功率模块相连接。而且，所述的网络接口模块为TCP/IP模块、CANopen模块、Profibus模块、 DeviceNet模块、InterBus模块、Sercos模块中的一种或多种。而且，所述的转子侧功率模块、网侧功率模块均为IGBT模块。本专利技术的优点和积极效果是1.本变流装置控制器采用模块设计，其将触摸显示屏、PLC、DSP处理器、CPLD及存 储器模块有机地结合起来，通过对各种模拟信号、数字量信号、转速信号的采集、分析处理 实现了对功率外环及电流内环的双闭环控制，同时可以使用多种网络接口与风电机组控制 及变桨系统进行远程数据交换，实现对数据的集中采集及故障预报、诊断等功能，具有人机 界面友好、控制方式灵活、数据记录准确、维护简单的特点。2.本变流装置控制器采用32位浮点高速DSP处理器结合16位多路并行模数转换 器的数据采集方式，克服了小信号采样时误差较大的不足，易于实现发电机的矢量控制和 PI多环路调节，可在全功率范围内实现快速、精确的控制，实现了电网电压和发电机定子电 压的精确同步，减小了发电机并网时对电网的冲击，有效抑制谐波，提高输出电能的质量。3.本变流装置控制器的PWM脉冲调制模块采用新一代可编程器件(CPLD)，在DSP 处理器的控制下能够精确控制PWM脉冲，并结合过流、过压保护信号，能够迅速、有效地控 制和保护功率模块。4.本变流装置控制器采用模块化设计，各个模块均采用插卡式结构并使用背板连 接方式安装于标准的4U机箱内，减少了模块间的连接电缆，提高了可靠性，同时便于生产、 调试及维修。5.本变流装置控制器的数据采集控制模块与转子侧功率模块及网侧功率模块采 用光纤进行信号传输，使变流装置在大di/dt和dv/dt工况下稳定可靠工作。6.本专利技术采用模块化设计，通过对各种模拟信号、数字量信号、转速信号的采集、 分析处理实现了对功率外环及电流内环的双闭环控制，同时实现了数据的集中采集、故障 预报及诊断等功能，具有抗干扰能力强、网络接口丰富、测量速度快、控制精度高、人机界面友好等特点。 附图说明图1是双馈风力发电机的变流装置控制器的原理框图；图2是数据采集控制模块的原理框图；图3是模拟信号变换模块的原理框图；图4是数字量输入输出模块的原理框图；图5是转速测量模块的原理框图；图6是PWM脉冲调制模块的原理框图。具体实施例方式以下结合附图对本专利技术实施例做进一步详述。一种双馈风力发电机的变流装置控制器，如图1中虚线所示，由触摸显示屏、PLC 模块、数据采集控制模块、网络接口模块连接构成。触摸显示屏具有触摸输入及显示输出 功能，使用触摸显示屏能够实现参数输入、修改及各种信息的显示等功能，该触摸显示屏与 PLC模块相连接，PLC模块与网络接口模块的一端相连接，该网络接口模块的另一端与风 电机组控制及变桨系统相连接；PLC模块还通过通信接口与数据采集控制模块相连接，该 数据采集控制模块输出端与转子侧功率模块、网侧功率模块相连接，在本实施例中，转子侧 功率模块、网侧功率模块均采用IGBT模块，为了减少了电磁干扰，提高系统工作的安全性、 可靠性，数据采集控制模块与功率模块之间采用光纤连接方式。数据采集控制模块用于采 集各种传感器数据、数字量信号数据及转速等数据并进行分析处理后输出给转子侧功率模 块、网侧功率模块，同时，数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双馈风力发电机的变流装置控制器，其特征在于：由触摸显示屏、ＰＬＣ模块、数据采集控制模块、网络接口模块连接构成，触摸显示屏与ＰＬＣ模块相连接，ＰＬＣ模块与网络接口模块的一端相连接，该网络接口模块的另一端与风电机组控制及变桨系统相连接，ＰＬＣ模块还与数据采集控制模块相连接，该数据采集控制模块同时与转子侧功率模块、网侧功率模块相连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张永斌，张新强，王芳，
申请(专利权)人：天津瑞能电气有限公司，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]