[发明专利]一种大功率变流器分布式控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及变流器控制系统，具体地，涉及一种大功率变流器分布式控制的控制系统，适用于大功率并联型变流器系统。

背景技术

控制器作为变流器工作的大脑，是控制系统中尤为重要的部分。目前，广泛应用在大功率变流器领域的控制器多为集中式的，即信号的采集、故障状态指示、PWM波的产生及保护等集中在一套控制器中来完成。但为了实现大功率变流器，就需要考虑多个功率模块的并联运行，此时若仍采用集中式的控制器，柜内接线复杂，同时处理不好接线屏蔽以及线长问题，将会造成很大的隐患。这里采用分布式控制架构，信息采集以及控制就地进行，而控制单元采用高速光纤通讯，从而达到实时控制的目的。

经检索，公开号为201869150U的中国实用新型专利，该专利公开了一种基于DSP、MCU和FPGA的风力发电机控制装置，包括一数字信号处理器DSP、一微控制单元、一可编程逻辑器件阵列FPGA，模拟量输入模块通过滤波回路和A/D转换模块连接至所述微控制单元MCU；开入开出接口与故障反馈模块通过信号隔离处理模块连接至可编程逻辑器件阵列FPGA；所述微控制单元MCU与所述数字信号处理器DSP相连，所述可编程逻辑器件阵列FPGA与PWM信号输出模块相连。

公开号为102510092A的中国发明专利，该发明公开了一种风电变流器分布式实时控制单元，其特征在于，机侧采样板、网侧采样板和直流采样板就近安装在功率回路采样点，实现就近采样，把模拟量通过AD转换器转换成数字量再通过光纤以串行方式传给控制器，同时接收控制器发送的硬件保护门槛值和控制命令信息；安装在机网侧功率单元的功率控制板接收控制器发送的脉冲信号，进行串并转换和脉冲保护处理，发送给功率元件，实现变流器的控制，同时实时采样功率单元相电流和温度信号，通过AD转换器转换成数字信号后以串行方式发送给控制器。

但上述技术均无法实现大功率、多模块并联的风电变流系统的分布式独立控制，而且所开发的控制器并不具有通用性、可扩展性较差。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种大功率变流器分布式控制系统，该控制系统能够实现大功率变流器多模块并联单元的独立、冗余控制，具有体积小、成本低、维护性强、冗余性高等优点。

为实现上述的目的，本发明采用以下技术方案：

一种大功率变流器分布式控制系统，由多个单套控制器组合而成，多个单套控制器之间的信息交互通过POWERLNK（高速通讯）完成；所述多个单套控制器中：

主控器的数量为1个，它是变流器的大脑，接受各个部分的状态信息并传达控制命令。它首先负责与风机主控的交互，通过CANOPEN与风机主控联系，将变流器的状态以及风机转速等信息发至风机主控，并接受风机主控的控制，从而配合风机主控达到风机最大风能跟踪的目的，实现风机正常发电。其二，实时监控变流器的各种状态，一旦变流器发生故障或者一些异常情况出现通过保存这些变流器的状态信息作为历史追溯依据。其三，内置测试程序，配合变流器在出厂前测试工作，可以通过以太网实时将数据传到工作服务器上，以便操作人员实时监控变流器工作状况。其四，通过POWERLNK与其他子控制器协同工作，通过其他子控制器传递的数据信息，通过内部的算法控制流程达到变流器的正常工作以及一些故障异常处理工作。

子控制器的数量根据变流器并联单元模块的数量的多少而定，并且各子控制器的配置完全一样。它首先负责监控变流器基本单元，包括背靠背（BACK TO BACK）变流器、充电、卸荷回路的控制信号以及状态信息，PWM脉冲信号产生、快速过流过热保护，采集电压电流信号，并通过这些信号进行快速保护。其次，将采集到的电压、电流、温度等信号通过POWERLNK通讯回路发送至变流器主控器，并且接受主控器的控制命令来控制变流器基本单元，完成变流器的控制。

优选的，每个单套控制器是根据各自的功能不同由不同子板组装而成，这些子板包括BP板（底板）、CPU板（控制器板）、PWR板（电源板）、OP板（光纤板）、PEBB板（功率模块板）、DIO板（数字输入输出板）、QEP板（编码器接口板）。

优选的，所述主控制器包括BP板、PWR板、CPU板、OP板、PEBB板、DIO板、QEP板，其中：

所述的BP板用于指示主控制器的各种运行状态，并通过AMP插件连接各子板（PWR板、CPU板、OP板、PEBB板、DIO板）；另外，BP板底板本身具有光纤收发器，可用于与其他控制器通信。