[发明专利]一种基于DSP的一体化变桨控制的超级电容充电器

说明书

技术领域

本发明属于风力发电技术领域，尤其涉及一种用于风电的超级电容充电器。

背景技术

变桨控制系统是风力发电机组的重要组成部分，传统的电动变桨系统多采用蓄电池作为备用电源，但蓄电池存在充电时间长、循环寿命短，维护成本高等一系列弊端。而本发明中将超级电容器代替蓄电池作为风力变桨控制系统的备用电源，它可以显著延长备用电源的使用寿命、增强变桨系统的可靠性，乃至提高风力机的可靠性及发电利用时间。变桨电机与超级电容器分别使用不同的控制器控制电机驱动器和DC-DC变换器，则需要对其控制时钟信号进行同步，控制器之间需要相互通讯，将会占用大量通讯资源，使整个控制器结构也较为复杂，控制精度也不高。而采用一块DSP控制变桨电机和超级电容充电器能够更好地提高控制精度，减少通讯所占资源，可以有效地保证变桨在突然断电等突发情况下，保证桨叶的安全。

发明内容

本发明的目的是为了提出一种基于DSP的一体化变桨控制的超级电容充电器装置，采用一块DSP同时控制超级电容器以及变桨电机可以节约成本，提高控制精度，进一步保证风机出现故障时，超级电容器及时给变桨电机提供电源，使桨叶正常工作，保障变桨系统的可靠性。

本发明具体采用以下技术方案：

一种基于DSP的一体化变桨控制的超级电容充电器，包括整流器、DC-DC变换器、电机驱动器、超级电容器、DSP控制器；其特征在于：

所述整流器连接在电网和所述DC-DC变换器之间，所述DC-DC变换器连接在所述整流器和所述超级电容器之间，所述电机驱动器连接在所述整流器输出端和变桨电机之间，所述DSP控制器的输出与所述DC-DC变换器和所述电机驱动器相连接，用来控制所述DC-DC变换器和所述电机驱动器；

PLC控制器通过CAN通讯向所述DSP控制器发送变桨电机的使能信号、位置给定、速度信号以及超级电容器的标准电压值；

当实时监测到的直流母线电压信号高于设定阈值上限，以及实时监测到的超级电容器电压信号小于标准电压值时，则PLC控制器通过DSP控制器控制DC-DC变换器对超级电容器进行充电，采用恒定电流的充电方式对其进行充电，直到超级电容电压等于设定的标准值；

当实时监测到的直流母线电压信号低于设定阈值下限时，则超级电容器进行放电，所述DSP控制器立即向所述DC-DC变换器发出关断指令，所述超级电容器通过DC-DC变换器直接放电给所述直流母线，由超级电容器继续给所述变桨电机继续供电，以完成所述变桨电机的顺桨。

本发明进一步包括以下优选方案：

所述的DC-DC变换器包括可控功率管IGBT、第一二极管D_IGBT、第二二极管D_link、第三二极管D、串联电感L、滤波电容C_filter；可控功率管IGBT与第一二极管D_IGBT反并联，可控功率管IGBT的发射极E与第三二极管D的阴极相连接，串联电感L串联于滤波电容C_filter的正端和第三二极管D的阴极之间，第二二极管D_link的阴极与可控功率管IGBT的集电极C以及直流母线U_DC的正端相连接，第二二极管D_link的阳极与滤波电容C_filter的正端相连接，滤波电容C_filter的负端和第三二极管D的阳极以及直流母线U_DC的负端相连接，所述超级电容器SC并联于滤波电容C_filter两端，通过电流传感器实时监测充电电流的大小。

所述整流器和DC-DC变换器之间的直流母线的电压设定阈值上限为450v，直流母线的电压设定阈值下限为300v，所述超级电容器的标准高电压值为450v，所述超级电容器的标准低电压值为400v，所述超级电容器的标准电压值在标准高电压与标准低电压之间。

所述的DSP控制器包括模拟量输入端、PWM输出端、I/O端、第一输出缓冲电路、第二输出缓冲电路、第一信号调理电路、第二信号调理电路、光电耦合电路、CAN、收发电路；

其中变桨电机位置和转速信号、变桨电机电流信号通过第一信号调理电路接入到DSP控制器的模拟量输入端，所述直流母线电压信号、超级电容器的电压信号和充电电流信号通过第二信号调理电路接入到DSP控制器的模拟量输入端；