专利名称：一种双馈风力发电变流器用电机侧控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种双馈风力发电变流器用电机侧控制装置。
背景技术：
双馈风力发电变流器系统是将风力发电机发出的电能转化为与电网同压、同频、同相的交流电，从而实现并网发电的一个电能转化系统。随着并网风电系统的发展，根据发电机和变流器的形式不同，风力发电系统分为直驱型、双馈型和半直驱型等几种形式。其中双馈式风力发电系统由于其初期投入低和性能优良等优点，得到了最广泛的应用。现需要一种变流器设备内电机侧变流器的主控制单元。他担负着对电机侧的电能信息采集、对变流器电机侧IGBT的导通控制、变流器内部与外部的信息传递沟通等职责。
实用新型内容基于以上原因，本实用新型提供一种双馈风力发电变流器用电机侧控制装置，并配以其控制程序来完成对电机侧变流器的控制。本实用新型的目的是这样实现的:一种双馈风力发电变流器用电机侧控制装置，包括四个外部接口，本装置还包括采样信号处理电路、四组光纤控制单元、CPLD电路、信息存储电路、通讯电路、DSP控制电路和电源电路，第一和第二外部接口与采样信号处理电路连接，采样信号处理电路与DSP控制电路的A/D转换接口连接，DSP控制电路分别与信息存储电路、CPLD电路、通讯电路连接，CPLD电路分别与四组光纤控制单元连接，四组光纤控制单元分别与IGBT单元连接，采样信号处理电路与发电机电流/电压信号采集传感器连接，电源电路为本装置供电。本实用新型还采用如下技术:1、所述的每组光纤控制单元包括两路输出信号电路和一路输入信号电路，两路输出信号电路包括芯片SN75372D分别与两个光纤收发器HFBRT1521连接，一路输入信号电路包括光纤收发器HFBR21521。2、所述的采样信号处理电路为采样十四路模拟量信号，其输入的峰值范围-3V +3，每路采样信号经芯片INA128UA和芯片INA157UA的调理后变为O +3V的信号量。3、所述的信息存储电路包括IS61LV51216芯片。4、所述的通讯电路包括两组232通讯电路和一组CAN通讯电路，两组232通讯电路包括芯片MAX3232，DSP控制电路与外部设备通过两组232通讯电路连接，CAN通讯电路包括芯片PAC82C250，第三和第四接口与CAN通讯电路连接，第三和第四接口与与其他控制板之间连接。本装置能全面的实现对电机侧变流器的控制，并对其运作状态的全面监控，同时将运行数据与系统内部设备和外部设备传递，使该实用新型成为电机侧变流器的中央控制中心。具有性能稳定的优点。
图1是本实用新型的采样信号处理电路图；图2是本实用新型的光纤控制单元电路图；图3是本实用新型的CPLD电路图；图4是本实用新型信息存储电路图；图5是本实用新型的232通讯电路图；图6是本实用新型的CAN通讯电路图；图7是本实用新型的电源电路图；图8是本实用新型的接口电路图；图9是本实用新型的DSP控制电路主控制器DSP 2812芯片电路图；图10是本实用新型的电路方框图。
具体实施方式
以下结合附图举例对本实用新型作进一步的说明:实施例1如图10所示，一种双馈风力发电变流器用电机侧控制装置，包括四个外部接口，本装置还包括采样信号处理电路1、四组光纤控制单元2、CPLD电路3、信息存储电路4、通讯电路5、DSP控制电路6和电源电路7，第一和第二外部接口与采样信号处理电路I连接，采样信号处理电路I与DSP控制电路6的A/D转换接口连接，DSP控制电路6分别与信息存储电路4、CPLD电路3、通讯电路连接5，CPLD电路3分别与四组光纤控制单元2连接，四组光纤控制单元2分别与IGBT单元连接，采样信号处理电路I与发电机电流/电压信号采集传感器连接，电源电路7为本装置供电。实施例21.电机侧采集的电能信息处理:首先将采集的电机侧的电压和电流信息通过图7中接口 X1、X2传递到该电路板内，其中采集后的信号为Ainl Ainl4共14路。该14路信号经图1中采样信号处理电路(图1中为处理2路信号的电路板，另外12路与图1中电路相同，只更换相应网络标号名称即可)，将图8中的接口 Xl和X2输入的-3V +3V信号经芯片INA128UA实现1:1的信号放大，之后经芯片INA157UA的处理，将-3V +3V的信号转换为O +3V的电压信号，之后将该信号传递给主控DSP2812芯片的AD接口，从而实现将外部采集的模拟信号转换为DSP控制的数字信号。2、图2为I组光纤驱动电路，其中含2路PWM波控制信号和I路故障反馈信号IERROR0该电路板共有4组光纤驱动电路。3、图9为DSP2812主控制器芯片电路，该芯片担负着本实用新型的中央处理器功能。首先根据I中述说，该芯片将采集处理后的电流电压模拟信号转变为数字信号，从而实现了采样数据的AD转换。DSP2812芯片根据采样的数据信息，生产8路PWM信号(最大可产生14路PWM信号，其中6路预留为备用)，该8路信号PWMl PWM8经DSP发出给CPLD电路，经CPLD芯片EPM570T100C5处理后将8路信号转化为IPWM 8PWM信号，并将转化后的信号经图2的光纤驱动电路传递给IGBT单元，实现对IGBT单元的导通控制，同时IGBT单元的故障信号1ERR0R也由CPLD中间处理后回传给DSP芯片，从而全面实现了对电机侧IGBT单元的控制与信息反馈。4、图4为存储信息电路，IS61LV51216芯片通过与DSP的AO 18和DO 15相连接，实现DSP对控制过程中的信息储存。通过该电路对控制过程的状态记录和参数储存，为对机侧变流器的运行分析提供了数据依据。5、图5-6为通讯电路。其中，图6为232通讯电路由芯片MAX3232实现通讯功能。图8为接口电路图，其中ITXD和IRXD与DSP相连接，2TXD和2RXD与DB9接口相连接，通过DB9接口实现与外部设备的信息传递。另外图6为CAN通讯由芯片PAC82C250来完成。DSP的信息通过CANRX和CANTX与芯片PAC82C250相连接，之后通过CANH和CANL将处理后的信息传递给接口 X3和X4，从而实现了本实用新型电路板与变流器系统内其他电路板的信息传递工作。6、图7为电源芯片电路。其中P5为外部供给该电路板的+5V直流电源，经芯片LM117(U55、U56)的处理，生成AP3.3和BP3.3的3.3V直流电源。其中AP3.3主要供给DSP等芯片的作为3.3V供电。BP3.3和P5供给芯片TPS70351生产P3.3和Pl.8作为3.3V和1.8V的直流电源使用。实现对采集的发电机输出电压及电流信息的后续处理，从而将处理后的信号传递给图9中的DSP主控制芯片；通过DSP控制单元和图3中CPLD芯片的配合，将PWM波信号发送给机侧变流器的IGBT单元，从而实现对机侧IGBT的导通控制，完成对发电机电能的整流功能；通过图5-6通讯电路的设计，实现该电路板与外部设备的信息传递与沟通，从而实现变流器系统的整体可靠运行。
权利要求1.一种双馈风力发电变流器用电机侧控制装置，包括四个外部接口，其特征在于:还包括采样信号处理电路、四组光纤控制单元、CPLD电路、信息存储电路、通讯电路、DSP控制电路和电源电路，第一和第二外部接口与采样信号处理电路连接，采样信号处理电路与DSP控制电路的A/D转换接口连接，DSP控制电路分别与信息存储电路、CPLD电路、通讯电路连接，CPLD电路分别与四组光纤控制单元连接，四组光纤控制单元分别与IGBT单元连接，采样信号处理电路与发电机电流/电压信号采集传感器连接，电源电路为本装置供电。
2.根据权利要求1所述的一种双馈风力发电变流器用电机侧控制装置，其特征在于:所述的每组光纤控制单元包括两路输出信号电路和一路输入信号电路，两路输出信号电路包括 芯片SN75372D分别与两个光纤收发器HFBRT1521连接，一路输入信号电路包括光纤收发器 HFBR21521。
3.根据权利要求1所述的一种双馈风力发电变流器用电机侧控制装置，其特征在于:所述的采样信号处理电路为采样十四路模拟量信号，其输入的峰值范围-3V +3，每路采样信号经芯片INA128UA和芯片INA157UA的调理后变为O +3V的信号量。
4.根据权利要求1所述的一种双馈风力发电变流器用电机侧控制装置，其特征在于:所述的信息存储电路包括IS61LV51216芯片。
5.根据权利要求1所述的一种双馈风力发电变流器用电机侧控制装置，其特征在于:所述的通讯电路包括两组232通讯电路和一组CAN通讯电路，两组232通讯电路包括芯片MAX3232，DSP控制电路与外部设备通过两组232通讯电路连接，CAN通讯电路包括芯片PAC82C250，第三和第四接口与CAN通讯电路连接，第三和第四接口与与其他控制板之间连接。
专利摘要一种双馈风力发电变流器用电机侧控制装置，包括四个外部接口，本装置还包括采样信号处理电路、四组光纤控制单元、CPLD电路、信息存储电路、通讯电路、DSP控制电路和电源电路，第一和第二外部接口与采样信号处理电路连接，采样信号处理电路与DSP控制电路的A/D转换接口连接，DSP控制电路分别与信息存储电路、CPLD电路、通讯电路连接，CPLD电路分别与四组光纤控制单元连接，四组光纤控制单元分别与IGBT单元连接，采样信号处理电路与发电机电流/电压信号采集传感器连接，电源电路为本装置供电。本装置能全面的实现对电机侧变流器的控制，同时将运行数据与系统内部设备和外部设备传递，具有性能稳定的优点。
文档编号H02P9/00GK202978802SQ20122066560
公开日2013年6月5日 申请日期2012年12月6日 优先权日2012年12月6日
发明者程鹏, 刘志强, 裴景斌, 张哲 申请人:哈尔滨九洲电气股份有限公司