專利名稱：變流器冗余控制系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及分布式發電領域，具體而言，涉及一種直驅式并網型風力發電機組變流器的冗余控制系統。
背景技術：
并網型風力發電機就是利用風能轉換成機械能，經主發電機和變流器，最后轉換成對電網友好的電能，并實現并網。小型風力發電機組的變流器的機側控制主發電機發電，變流器的網側控制并網。 較之大型的風力發電機組，沒有低電壓穿越要求。當電網異常時，或者變流器自身故障時，必須快速的和電網斷開，以保護電網和風力發電機組。特別是變流器自身故障時，要保證實時準確地控制變流器和電網及主發電機斷開，避免電網和整個發電機組受損壞，這就需要冗余技術，才能提高系統運行的可靠性和安全性。
發明內容本實用新型提供一種變流器冗余控制系統。為達到上述目的，本實用新型采用以下技術方案包括變流器、風機主控制器，變流器內設機側控制器和網側控制器，再設冗余控制器；變流器的機側和變流器的網側各設冗余開關；冗余控制器聯接變流器機側控制器、變流器網側控制器、風機主控制器。在變流器內部除機側控制器和網側控制器外再設計一個冗余控制器。其中“機側”是指聯接主發電機的一側，“網側”是指聯接電網的一側。在變流器的主電路中變流器的機側和變流器的網側各增加一個冗余開關。在變流器的控制電路中增加硬件I/O接口，通過設置可以使風機主控制器通過這兩個I/O接口，直接參與機側開關和機側冗余開關及網側主開關和網側冗余開關分合的控制。冗余控制器和變流器機側控制器、變流器網側控制器、風機主控制器通信。通過冗余控制器、機側控制器、網側控制器以及風機主控制器共同協作，有效地控制機側開關和機側冗余開關及網側主開關和網側冗余開關的分合，從而保證變流器安全正確的并網發電，以及脫網。通過設置可以使風機主控制器通過I/O接口，參與機側開關和機側冗余開關及網側主開關和網側冗余開關分合的控制，指的是通過設置變流器控制軟件中相應控制字的相應位，就可控制風機主控制器是否參與機側開關和機側冗余開關及網側主開關和網側冗余開關分合的控制。冗余控制器和風機主控制器之間用通信總線和硬件I/O接口同時聯接。冗余控制器和風機主控制器的通信，方式有兩種，分別為通信總線和硬件I/o接口。硬件I/O接口通信為通信總線通信的冗余，當通信總線出現通信故障時，風機主控制器可通過硬件I/o接口將關機的指令發送給變流器冗余控制器，且冗余控制器也可將變流器是否處于運行狀態、是否發生了故障等重要信息通過硬件I/o接口反饋給風機主控制器。[0010]冗余控制器、機側控制器、網側控制器以及風機主控制器通過與門聯接機側開關、機側冗余開關、網側主開關、網側冗余開關。通過冗余控制器、機側控制器、網側控制器以及風機主控制器共同協作，有效地控制機側開關和機側冗余開關及網側主開關和網側冗余開關的分合，是通過與門實現的。當風機主控制器直接參與開關的控制的功能使能后，機側開關和機側冗余開關的分合受冗余控制器，機側控制器和風機主控制器三者聯合控制；網側主開關和網側冗余開關的分合受冗余控制器，網側控制器和風機主控制器三者聯合控制。機側控制器和 網側控制器通過數據總線相聯。變流器內部的冗余控制器為32位的DSP芯片。變流器機側冗余開關和變流器網側冗余開關為接觸器。硬件I/O接口為數字量輸入接口。本實用新型的有益效果是，可以保證變流器安全正確的并網發電，以及脫網。在系統發生故障時，可以保證能實時有效地斷開變流器和主發電機以及變流器和電網的連接，避免主發電機、變流器、電網等受損壞。尤其是風力發電機組的生產商可根據實際要求以決定風機的主控制器是否直接參與開關的控制，如果使能了風機主控制器參與開關控制的功能，在某些緊急狀況下，變流器本身又有故障時，風機主控制器可讓變流器及時和電網及主發電機斷開。從而大大提高了整個風力發電機組的安全性和可靠性。通過冗余控制器、機側控制器、網側控制器以及風機主控制器共同協作，有效地控制機側開關和機側冗余開關及網側主開關和網側冗余開關的分合，從而保證變流器正確的并網發電，以及脫網。尤其是在變流器發生故障時，可以保證能實時有效地斷開變流器和主發電機以及變流器和電網的連接，避免主發電機、變流器、電網等受損壞，從而大大提高了整個風力發電機組的安全性和可靠性。當風機主控制器直接參與開關的控制的功能使能后，機側開關和機側冗余開關的分合受冗余控制器，機側控制器和風機主控制器三者聯合控制；網側主開關和網側冗余開關的分合受冗余控制器，網側控制器和風機主控制器三者聯合控制。
圖I為本實用新型的示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作更詳細的描述。參見圖1，變流器機側控制器10和變流器機側16電連接，變流器網側控制器20和變流器網側26電連接。冗余控制器30采用32位的DSP芯片，比如TI公司的TMS320F2812芯片。機側冗余開關12需根據風力發電機組的主發電機50的額定輸出功率及電壓選擇功率等級合適的接觸器。網側冗余開關22需根據風力發電機組輸出的額定功率及電網60的電壓選擇功率等級合適的接觸器。控制電路中增加的硬件I/O接口 15和硬件I/O接口 25皆為數字量輸入接口，它們的高低電平需和風機主控制器40的數字量輸出模塊的電平保持一致，如果不一致需在中間接一個電平轉換模塊。通常采用值大小為24V左右的電壓為高電平信號，OV左右為低電平信號。通過設置可以使風機主控制器40通過硬件I/O接口 15和硬件I/O接口 25，分別直接參與機側開關11和機側冗余開關12及網側主開關21和網側冗余開關22分合的控制。這個需要在變流器70的控制軟件中設置相應控制字，用戶可編程讓風機主控制器40經通信總線34向變流器該控制字的地址寫入相應數據實現，也可通過變流器70上的操作面板設置相應參數選擇這個功能。風力發電機組的生產商可根據實際要求以決定風機的主控制器40是否直接參與開關的控制，如果使能了風機主控制器40參與開關控制的功能，在某些緊急狀況下，變流器70本身又有故障時，風機主控制器40可讓變流器70及時和電網60及主發電機50斷開。冗余控制器30和變流器機側控制器10的通信，通過在冗余控制器30和變流器機側控制器10中編好了的基于RS485通信協議的通信程序，冗余控制器30和變流器機側控制器10共享各自下達的機側開關11和機側冗余開關12是分開還是合閘的命令信息，以及各自的故障診斷信息等信息。冗余控制器30和變流器機側控制器10各自根據彼方發送來 的信息，再根據實際情況作出機側開關11和機側冗余開關12是分開還是合閘的決策。冗余控制器30和變流器網側控制器20的通信，和同變流器機側控制器10之間的通信差不多，通過在冗余控制器30和變流器網側控制器20中編好的基于RS485通信協議的通信程序，冗余控制器30和變流器網側控制器20共享各自下達的網側主開關21和網側冗余開關22是分開還是合閘的命令信息，以及各自的故障診斷信息等信息。冗余控制器30和變流器網側控制器20各自根據彼方發送來的信息，再根據實際情況作出網側主開關21和網側冗余開關22是分開還是合閘的決策。冗余控制器30和風機主控制器40間的通信總線32要視具體風機主控制器而言，通常冗余控制器采用RS485通信，如果風機主控制器40也采用此通信總線，就無需通信協議轉換裝置33，如果采用其它通信總線，則需相應的通信協議轉換裝置。比如說，現在比較流行的通信總線是實時以太網，假設風機主控制器40采用的通信總線34就是實時以太網，那么采用RS485總線通信的冗余控制器30要和風機主控制器40通信，中間就必須增加一個RS485轉以太網的通信協議轉換裝置。冗余控制器30和風機主控制器40之間的硬件I/O接口 35，采用最簡單的數字量IO信號，傳遞一些最關鍵的信息，比如風機主控制40器給變流器70下達的停機命令，高電平有效，冗余控制器30發送給風機主控制器40的變流器出故障了，高電平有效，及變流器是否運行等信息，高電平表示變流器已運行，低電平表示變流器未運行。通過通信總線32和硬件I/O接口 35的雙重通信，可在一方失效時，令一路的通信還能保證變流器的正常關機，提高了系統的安全性和可靠性。通過冗余控制器30、機側控制器10、網側控制器20以及風機主控制器40共同協作，有效地控制機側開關11和機側冗余開關12及網側主開關21和網側冗余開關22的分合，是通過與門13、與門14、與門23、與門24實現的。當風機主控制器40直接參與開關的控制的功能使能后，機側開關11和機側冗余開關12的分合受冗余控制器30，機側控制器10和風機主控制器40三者聯合控制，只有三個控制器都發送開關合閘的命令時，與門13和與門14輸出為真，機側開關11和機側冗余開關12方能合閘，否則，只要任何一個控制器認為開關需分開，機側開關11和機側冗余開關12就必須分開；網側主開關21和網側冗余開關22的分合受冗余控制器30，網側控制器20和風機主控制器40三者聯合控制，只有三個 控制器都發送開關閉合的命令時，與門23和與門24輸出為真，網側主開關21和網側冗余開關22方能合閘，否則，只要任何一個控制器認為開關需分開，網側主開關21和網側冗余開關22就必須分開。
權利要求1.一種變流器冗余控制系統，包括變流器、風機主控制器，其特征是，設機側控制器和網側控制器，再設冗余控制器；變流器的機側和變流器的網側各設冗余開關；冗余控制器連接變流器機側控制器、變流器網側控制器、風機主控制器。
2.根據權利要求I所述的變流器冗余控制系統，其特征在于，所述的冗余控制器和風機主控制器之間用通信總線和硬件I/O接口同時連接。
3.根據權利要求I所述的變流器冗余控制系統，其特征在于，所述的冗余控制器、機偵酸制器、網側控制器以及風機主控制器通過與門連接機側開關、機側冗余開關、網側主開關、網側冗余開關。
4.根據權利要求I所述的變流器冗余控制系統，其特征在于，機側控制器和網側控制器通過數據總線相連。
5.根據權利要求I所述的變流器冗余控制系統，其特征在于，所述的變流器內部的冗余控制器為32位的DSP芯片。
6.根據權利要求I所述的變流器冗余控制系統，其特征在于，所述的變流器機側冗余開關和變流器網側冗余開關為接觸器。
7.根據權利要求I所述的變流器冗余控制系統，其特征在于，所述硬件I/O接口為數字量輸入接口。
專利摘要本實用新型公開了一種變流器的冗余控制系統。在變流器的主電路中機側和網側各增加一個冗余開關，風機主控制器通過I/O接口，直接參與機側開關和機側冗余開關及網側主開關和網側冗余開關分合的控制。冗余控制器和變流器機側控制器、變流器網側控制器、風機主控制器通信。保證變流器安全正確的并網發電，以及脫網。提高了整個風力發電機組的安全性和可靠性。適用于分布式發電領域的直驅式并網型風力發電機組變流器等。
文檔編號H02J3/38GK202586374SQ20122020885
公開日2012年12月5日 申請日期2012年5月10日 優先權日2012年5月10日
發明者顏愛國 申請人:湘潭樂星電氣有限公司