一種風(fēng)電場(chǎng)自啟動(dòng)控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及新能源發(fā)電自啟動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種風(fēng)電場(chǎng)自啟動(dòng)控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代電力系統(tǒng)，由于電網(wǎng)規(guī)模較大，一旦出現(xiàn)故障，影響面也很大，容易由局部故障而影響全局，乃至發(fā)生惡性連鎖反映，造成災(zāi)難性的嚴(yán)重后果。電網(wǎng)在大面積故障和停電意外時(shí)，為了提高供電系統(tǒng)的可靠性，需要迅速恢復(fù)用戶供電。
[0003]目前，通常采用火電機(jī)組和具有一定調(diào)節(jié)容量的水力發(fā)電機(jī)組作為自啟動(dòng)電源。隨著大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)，以風(fēng)力發(fā)電和儲(chǔ)能組成的微電網(wǎng)來(lái)啟動(dòng)火電機(jī)組的輔機(jī)，進(jìn)而啟動(dòng)火電機(jī)組成為一種高效、可行的方案。異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)由風(fēng)力機(jī)，齒輪箱，剎車機(jī)構(gòu)，發(fā)電機(jī)，塔架，控制系統(tǒng)和變流器組成。當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)自啟動(dòng)時(shí)需要大量的有功和無(wú)功功率，會(huì)使電壓出現(xiàn)短時(shí)的下降，電流的突然上升，這種情況可能導(dǎo)致系統(tǒng)自啟動(dòng)失敗。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中風(fēng)力發(fā)電機(jī)自啟動(dòng)時(shí)需要大量的有功和無(wú)功功率，會(huì)使電壓出現(xiàn)短時(shí)的下降，電流的突然上升的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種風(fēng)電場(chǎng)自啟動(dòng)控制裝置。
[0005]本實(shí)用新型提供的一種風(fēng)電場(chǎng)自啟動(dòng)控制裝置，包括:DSP主控設(shè)備、驅(qū)動(dòng)設(shè)備、脈沖寬度調(diào)制PWM(Pulse Width Modulat1n，脈沖寬度調(diào)制)整流器、PWM減載器、信號(hào)采樣調(diào)理保護(hù)設(shè)備、蓄電池和輔助電源；
[0006]所述DSP主控設(shè)備分別與所述驅(qū)動(dòng)設(shè)備和所述信號(hào)采樣調(diào)理保護(hù)設(shè)備連接，所述PWM整流器與所述驅(qū)動(dòng)設(shè)備連接，所述PWM減載器與所述驅(qū)動(dòng)設(shè)備連接，所述蓄電池與所述PWM整流器連接，所述輔助電源分別與所述DSP主控設(shè)備、所述驅(qū)動(dòng)設(shè)備和所述信號(hào)采樣調(diào)理保護(hù)設(shè)備連接。
[0007]進(jìn)一步地，所述信號(hào)采樣調(diào)理保護(hù)設(shè)備包括信號(hào)采樣子設(shè)備、信號(hào)調(diào)理子設(shè)備和保護(hù)子設(shè)備。
[0008]進(jìn)一步地，所述信號(hào)采樣子設(shè)備包括互感器和電壓傳感器。
[0009]進(jìn)一步地，所述電壓傳感器采用VSM025A型霍爾電壓傳感器。
[0010]進(jìn)一步地，所述信號(hào)調(diào)理子設(shè)備包括電流調(diào)理器和電壓調(diào)理器。
[0011 ] 進(jìn)一步地，所述PWM整流器采用三相兩電平的電路結(jié)構(gòu)。
[0012]進(jìn)一步地，所述DSP主控設(shè)備采用TMS320F28335芯片。
[0013]進(jìn)一步地，所述驅(qū)動(dòng)設(shè)備中的驅(qū)動(dòng)芯片采用SKYPER32驅(qū)動(dòng)芯片。
[0014]進(jìn)一步地，所述輔助電源采用UC3842的多路輸出反激電源。
[0015]進(jìn)一步地，所述控制裝置還包括上位機(jī)，所述上位機(jī)與所述DSP主控設(shè)備連接。
[0016]本實(shí)用新型提供的一種風(fēng)電場(chǎng)自啟動(dòng)控制裝置，通過(guò)蓄電池和PWM整流器為風(fēng)力發(fā)電機(jī)的自啟動(dòng)提供穩(wěn)定的電壓和頻率，并且提供足夠的有功和無(wú)功功率，并具有過(guò)流和過(guò)壓保護(hù)，解決了電壓出現(xiàn)短時(shí)的下降，電流的突然上升的問(wèn)題，保證了風(fēng)力發(fā)電機(jī)自啟動(dòng)的可靠性。
【附圖說(shuō)明】
[0017]通過(guò)參考附圖會(huì)更加清楚的理解本實(shí)用新型的特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖是示意性的而不應(yīng)理解為對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行任何限制，在附圖中:
[0018]圖1是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例中風(fēng)電場(chǎng)自啟動(dòng)控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例中驅(qū)動(dòng)設(shè)備的電路示意圖；
[0020]圖3是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例中電流調(diào)理器的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖4是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例中電壓調(diào)理器的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖5是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例中PWM整流器采用的三相兩電平電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖6是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例中輔助電源的控制電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖7是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例中DSP主控設(shè)備控制策略示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]現(xiàn)結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)闡述。
[0026]圖1示出了本實(shí)施例中一種風(fēng)電場(chǎng)自啟動(dòng)控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，本實(shí)施例提供的種風(fēng)電場(chǎng)自啟動(dòng)控制裝置，包括:DSP主控設(shè)備、驅(qū)動(dòng)設(shè)備、脈沖寬度調(diào)制PWM(Pulse Width Modulat1n，脈沖寬度調(diào)制)整流器、PWM減載器、信號(hào)采樣調(diào)理保護(hù)設(shè)備、蓄電池和輔助電源；
[0027]所述DSP主控設(shè)備分別與所述驅(qū)動(dòng)設(shè)備和所述信號(hào)采樣調(diào)理保護(hù)設(shè)備連接，所述PWM整流器與所述驅(qū)動(dòng)設(shè)備連接，所述PWM減載器與所述驅(qū)動(dòng)設(shè)備連接，所述蓄電池與所述PWM整流器連接，所述輔助電源分別與所述DSP主控設(shè)備、所述驅(qū)動(dòng)設(shè)備和所述信號(hào)采樣調(diào)理保護(hù)設(shè)備連接。
[0028]其中，自啟動(dòng)電源由所述蓄電池經(jīng)PWM整流器輸送給風(fēng)力發(fā)電機(jī)；所述信號(hào)采樣調(diào)理保護(hù)設(shè)備把采集到的模擬信號(hào)輸送給所述DSP主控設(shè)備進(jìn)行處理；同時(shí)所述輔助電源為所述DSP主控設(shè)備、所述驅(qū)動(dòng)設(shè)備和所述信號(hào)采樣調(diào)理保護(hù)設(shè)備供電。
[0029]進(jìn)一步地，所述信號(hào)采樣調(diào)理保護(hù)設(shè)備包括信號(hào)采樣子設(shè)備、信號(hào)調(diào)理子設(shè)備和保護(hù)子設(shè)備。所述信號(hào)采樣子設(shè)備包括互感器和電壓傳感器。所述信號(hào)調(diào)理子設(shè)備包括電流調(diào)理器和電壓調(diào)理器。
[0030]舉例來(lái)說(shuō)，所述電流調(diào)理器可采用如圖3所示電路結(jié)構(gòu)，所述電壓調(diào)理器可采用如圖4所示電路結(jié)構(gòu)，把采樣后的信號(hào)經(jīng)過(guò)一個(gè)電壓跟隨電路和一個(gè)加法電路，一個(gè)RC濾波電路組成，穩(wěn)壓二極管保證送入DSP的信號(hào)在O?3V。
[0031]具體的，所述信號(hào)采樣調(diào)理保護(hù)設(shè)備把采集到的模擬信號(hào)輸送給所述DSP主控設(shè)備進(jìn)行處理，通過(guò)互感器和VSM025A型霍爾電壓傳感器把采集到的模擬信號(hào)經(jīng)信號(hào)調(diào)理板到達(dá)模擬信號(hào)調(diào)理子設(shè)備，信號(hào)經(jīng)過(guò)模擬信號(hào)調(diào)理子設(shè)備后變成DSP主控設(shè)備允許的0-3V電壓信號(hào)，此信號(hào)作為反饋信號(hào)。DSP主控設(shè)備根據(jù)給定信號(hào)和反饋信號(hào)，通過(guò)對(duì)被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型計(jì)算得出PWM整流器控制的占空比信號(hào)。此信號(hào)可以經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)PWM整流器中開(kāi)關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷以及實(shí)施的加減負(fù)載的操作。
[0032]進(jìn)一步地，所述PWM整流器采用三相兩電平的電路結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例提供的一種采用三相兩電平電路結(jié)構(gòu)的PWM整流器的電路結(jié)構(gòu)如圖5所示。
[0033]舉例來(lái)說(shuō)，所述DSP主控設(shè)備可采用TMS320F28335芯片。它具有150MHz的高速處理能力，具備32位浮點(diǎn)處理單元，6個(gè)DMA (Direct Memory Access，直接內(nèi)存存取)通道支持 ADC (Analog-to-Digital Converter,模數(shù)轉(zhuǎn)換器)、McBSP (Multichannel BufferedSerial Port，多通道緩沖串行口)和EMIF(External Memory Interface，外部存儲(chǔ)器接口)，有多達(dá)18路的PWM輸出，其中有6路為TI特有的更高精度的PWM輸出(HRPWM)，12位16通道ADC。使用戶可快速編寫(xiě)控制算法而無(wú)需在處理小數(shù)操作上耗費(fèi)過(guò)多的時(shí)間和精力。
[0034]所述驅(qū)動(dòng)設(shè)備中的驅(qū)動(dòng)芯片采用SKYPER32驅(qū)動(dòng)芯片。如圖2所示為包含了SKYPER32驅(qū)動(dòng)芯片的驅(qū)動(dòng)設(shè)備的電路結(jié)構(gòu)。SKYPER32驅(qū)動(dòng)芯片包括了所有基本驅(qū)動(dòng)功能，并簡(jiǎn)化了門極驅(qū)動(dòng)電路。它具備所有基本驅(qū)動(dòng)芯片所有功能，如電勢(shì)隔離、VCE監(jiān)測(cè)、短脈沖抑制、欠壓監(jiān)測(cè)以及死區(qū)時(shí)間。增強(qiáng)版本的驅(qū)動(dòng)芯片還具有一些附加功能，如軟開(kāi)關(guān)、溫度檢測(cè)、故障管理以及電源監(jiān)測(cè)等。采用ASIC(Applicat1n Specific Integrated Circuit)器件以及基于基本驅(qū)動(dòng)功能的設(shè)計(jì)理念，所需的元件數(shù)比驅(qū)動(dòng)電路要少得多。
[0035]所述輔助電源采用UC3842的多路輸出反激電源，如圖6所示。所述輔助電源的交流電是有蓄電池逆變得到，按需要變換成DSP主控設(shè)備需要的供電電壓3.3V、1.8V、±5V，采用電路所需的電壓±15V、以及驅(qū)動(dòng)電路需要±15V、±5V等電壓，以及其他一些電路所需的±24V。
[0036]在本實(shí)施例中，所述DSP主控設(shè)備采用電壓源輸出特性的內(nèi)環(huán)電壓矢量控制策略和下垂型的外環(huán)功率控制策略，如圖7所示，內(nèi)環(huán)采用基于前饋解耦的電流環(huán)控制，保證有功和無(wú)功功率的控制解耦控制。外環(huán)采用基于下垂控制的V/f控制，保證能夠給風(fēng)力發(fā)電自啟動(dòng)系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電壓和頻率。
[0037]進(jìn)一步地，所述控制裝置還包括上位機(jī)，所述上位機(jī)與所述DSP主控設(shè)備連接。上位機(jī)和DSP主控設(shè)備之間通過(guò)RS485進(jìn)行通信。所述上位機(jī)作為系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制中心，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)自啟動(dòng)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控。
[0038]本實(shí)施例提供的一種風(fēng)電場(chǎng)自啟動(dòng)控制裝置，通過(guò)蓄電池和PWM整流器為風(fēng)力發(fā)電機(jī)的自啟動(dòng)提供穩(wěn)定的電壓和頻率，并且提供足夠的有功和無(wú)功功率，并具有過(guò)流和過(guò)壓保護(hù)，解決了電壓出現(xiàn)短時(shí)的下降，電流的突然上升的問(wèn)題，保證了風(fēng)力發(fā)電機(jī)自啟動(dòng)的可靠性。
[0039]雖然結(jié)合附圖描述了本實(shí)用新型的實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下做出各種修改和變型，這樣的修改和變型均落入由所附權(quán)利要求所限定的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種風(fēng)電場(chǎng)自啟動(dòng)控制裝置，其特征在于，所述控制裝置包括:DSP主控設(shè)備、驅(qū)動(dòng)設(shè)備、脈沖寬度調(diào)制PWM整流器、PWM減載器、信號(hào)采樣調(diào)理保護(hù)設(shè)備、蓄電池和輔助電源； 所述DSP主控設(shè)備分別與所述驅(qū)動(dòng)設(shè)備和所述信號(hào)采樣調(diào)理保護(hù)設(shè)備連接，所述PWM整流器與所述驅(qū)動(dòng)設(shè)備連接，所述PWM減載器與所述驅(qū)動(dòng)設(shè)備連接，所述蓄電池與所述PWM整流器連接，所述輔助電源分別與所述DSP主控設(shè)備、所述驅(qū)動(dòng)設(shè)備和所述信號(hào)采樣調(diào)理保護(hù)設(shè)備連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于，所述信號(hào)采樣調(diào)理保護(hù)設(shè)備包括信號(hào)采樣子設(shè)備、信號(hào)調(diào)理子設(shè)備和保護(hù)子設(shè)備。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制裝置，其特征在于，所述信號(hào)采樣子設(shè)備包括互感器和電壓傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制裝置，其特征在于，所述電壓傳感器采用VSM025A型霍爾電壓傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制裝置，其特征在于，所述信號(hào)調(diào)理子設(shè)備包括電流調(diào)理器和電壓調(diào)理器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于，所述PWM整流器采用三相兩電平的電路結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的控制裝置，其特征在于，所述DSP主控設(shè)備采用TMS320F28335 芯片。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的控制裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)設(shè)備中的驅(qū)動(dòng)芯片采用SKYPER32驅(qū)動(dòng)芯片。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的控制裝置，其特征在于，所述輔助電源采用UC3842的多路輸出反激電源。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于，所述控制裝置還包括上位機(jī)，所述上位機(jī)與所述DSP主控設(shè)備連接。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種風(fēng)電場(chǎng)自啟動(dòng)控制裝置。包括：DSP主控設(shè)備、驅(qū)動(dòng)設(shè)備、脈沖寬度調(diào)制PWM整流器、PWM減載器、信號(hào)采樣調(diào)理保護(hù)設(shè)備、蓄電池和輔助電源；所述DSP主控設(shè)備分別與所述驅(qū)動(dòng)設(shè)備和所述信號(hào)采樣調(diào)理保護(hù)設(shè)備連接，所述PWM整流器與所述驅(qū)動(dòng)設(shè)備連接，所述PWM減載器與所述驅(qū)動(dòng)設(shè)備連接，所述蓄電池與所述PWM整流器連接，所述輔助電源分別與所述DSP主控設(shè)備、所述驅(qū)動(dòng)設(shè)備和所述信號(hào)采樣調(diào)理保護(hù)設(shè)備連接。通過(guò)蓄電池和PWM整流器為風(fēng)力發(fā)電機(jī)的自啟動(dòng)提供穩(wěn)定的電壓和頻率，并且提供足夠的有功和無(wú)功功率，并具有過(guò)流和過(guò)壓保護(hù)，解決了電壓出現(xiàn)短時(shí)的下降，電流的突然上升的問(wèn)題，保證了風(fēng)力發(fā)電機(jī)自啟動(dòng)的可靠性。
【IPC分類】H02P101-15, H02P9-08
【公開(kāi)號(hào)】CN204361948
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420868012
【發(fā)明人】上官明霞, 趙嘉興, 安成萬(wàn)
【申請(qǐng)人】國(guó)網(wǎng)山西省電力公司
【公開(kāi)日】2015年5月27日
【申請(qǐng)日】2014年12月31日