一种风电场自启动控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及新能源发电自启动技术领域，具体涉及一种风电场自启动控制装置。
【背景技术】
[0002]现代电力系统，由于电网规模较大，一旦出现故障，影响面也很大，容易由局部故障而影响全局，乃至发生恶性连锁反映，造成灾难性的严重后果。电网在大面积故障和停电意外时，为了提高供电系统的可靠性，需要迅速恢复用户供电。
[0003]目前，通常采用火电机组和具有一定调节容量的水力发电机组作为自启动电源。随着大规模风力发电并网，以风力发电和储能组成的微电网来启动火电机组的辅机，进而启动火电机组成为一种高效、可行的方案。异步风力发电机由风力机，齿轮箱，刹车机构，发电机，塔架，控制系统和变流器组成。当风力发电机自启动时需要大量的有功和无功功率，会使电压出现短时的下降，电流的突然上升，这种情况可能导致系统自启动失败。
【实用新型内容】
[0004]针对现有技术中风力发电机自启动时需要大量的有功和无功功率，会使电压出现短时的下降，电流的突然上升的问题，本实用新型提供了一种风电场自启动控制装置。
[0005]本实用新型提供的一种风电场自启动控制装置，包括:DSP主控设备、驱动设备、脉冲宽度调制PWM(Pulse Width Modulat1n，脉冲宽度调制)整流器、PWM减载器、信号采样调理保护设备、蓄电池和辅助电源；
[0006]所述DSP主控设备分别与所述驱动设备和所述信号采样调理保护设备连接，所述PWM整流器与所述驱动设备连接，所述PWM减载器与所述驱动设备连接，所述蓄电池与所述PWM整流器连接，所述辅助电源分别与所述DSP主控设备、所述驱动设备和所述信号采样调理保护设备连接。
[0007]进一步地，所述信号采样调理保护设备包括信号采样子设备、信号调理子设备和保护子设备。
[0008]进一步地，所述信号采样子设备包括互感器和电压传感器。
[0009]进一步地，所述电压传感器采用VSM025A型霍尔电压传感器。
[0010]进一步地，所述信号调理子设备包括电流调理器和电压调理器。
[0011 ] 进一步地，所述PWM整流器采用三相两电平的电路结构。
[0012]进一步地，所述DSP主控设备采用TMS320F28335芯片。
[0013]进一步地，所述驱动设备中的驱动芯片采用SKYPER32驱动芯片。
[0014]进一步地，所述辅助电源采用UC3842的多路输出反激电源。
[0015]进一步地，所述控制装置还包括上位机，所述上位机与所述DSP主控设备连接。
[0016]本实用新型提供的一种风电场自启动控制装置，通过蓄电池和PWM整流器为风力发电机的自启动提供稳定的电压和频率，并且提供足够的有功和无功功率，并具有过流和过压保护，解决了电压出现短时的下降，电流的突然上升的问题，保证了风力发电机自启动的可靠性。
【附图说明】
[0017]通过参考附图会更加清楚的理解本实用新型的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本实用新型进行任何限制，在附图中:
[0018]图1是本实用新型一个实施例中风电场自启动控制装置的结构示意图；
[0019]图2是本实用新型一个实施例中驱动设备的电路示意图；
[0020]图3是本实用新型一个实施例中电流调理器的电路结构示意图；
[0021]图4是本实用新型一个实施例中电压调理器的电路结构示意图；
[0022]图5是本实用新型一个实施例中PWM整流器采用的三相两电平电路结构示意图；
[0023]图6是本实用新型一个实施例中辅助电源的控制电路结构示意图；
[0024]图7是本实用新型一个实施例中DSP主控设备控制策略示意图。
【具体实施方式】
[0025]现结合附图和实施例对本实用新型技术方案作进一步详细阐述。
[0026]图1示出了本实施例中一种风电场自启动控制装置的结构示意图，如图1所示，本实施例提供的种风电场自启动控制装置，包括:DSP主控设备、驱动设备、脉冲宽度调制PWM(Pulse Width Modulat1n，脉冲宽度调制)整流器、PWM减载器、信号采样调理保护设备、蓄电池和辅助电源；
[0027]所述DSP主控设备分别与所述驱动设备和所述信号采样调理保护设备连接，所述PWM整流器与所述驱动设备连接，所述PWM减载器与所述驱动设备连接，所述蓄电池与所述PWM整流器连接，所述辅助电源分别与所述DSP主控设备、所述驱动设备和所述信号采样调理保护设备连接。
[0028]其中，自启动电源由所述蓄电池经PWM整流器输送给风力发电机；所述信号采样调理保护设备把采集到的模拟信号输送给所述DSP主控设备进行处理；同时所述辅助电源为所述DSP主控设备、所述驱动设备和所述信号采样调理保护设备供电。
[0029]进一步地，所述信号采样调理保护设备包括信号采样子设备、信号调理子设备和保护子设备。所述信号采样子设备包括互感器和电压传感器。所述信号调理子设备包括电流调理器和电压调理器。
[0030]举例来说，所述电流调理器可采用如图3所示电路结构，所述电压调理器可采用如图4所示电路结构，把采样后的信号经过一个电压跟随电路和一个加法电路，一个RC滤波电路组成，稳压二极管保证送入DSP的信号在O?3V。
[0031]具体的，所述信号采样调理保护设备把采集到的模拟信号输送给所述DSP主控设备进行处理，通过互感器和VSM025A型霍尔电压传感器把采集到的模拟信号经信号调理板到达模拟信号调理子设备，信号经过模拟信号调理子设备后变成DSP主控设备允许的0-3V电压信号，此信号作为反馈信号。DSP主控设备根据给定信号和反馈信号，通过对被控对象的数学模型计算得出PWM整流器控制的占空比信号。此信号可以经过驱动设备驱动PWM整流器中开关器件的导通和关断以及实施的加减负载的操作。
[0032]进一步地，所述PWM整流器采用三相两电平的电路结构。本实施例提供的一种采用三相两电平电路结构的PWM整流器的电路结构如图5所示。
[0033]举例来说，所述DSP主控设备可采用TMS320F28335芯片。它具有150MHz的高速处理能力，具备32位浮点处理单元，6个DMA (Direct Memory Access，直接内存存取)通道支持 ADC (Analog-to-Digital Converter,模数转换器)、McBSP (Multichannel BufferedSerial Port，多通道缓冲串行口)和EMIF(External Memory Interface，外部存储器接口)，有多达18路的PWM输出，其中有6路为TI特有的更高精度的PWM输出(HRPWM)，12位16通道ADC。使用户可快速编写控制算法而无需在处理小数操作上耗费过多的时间和精力。
[0034]所述驱动设备中的驱动芯片采用SKYPER32驱动芯片。如图2所示为包含了SKYPER32驱动芯片的驱动设备的电路结构。SKYPER32驱动芯片包括了所有基本驱动功能，并简化了门极驱动电路。它具备所有基本驱动芯片所有功能，如电势隔离、VCE监测、短脉冲抑制、欠压监测以及死区时间。增强版本的驱动芯片还具有一些附加功能，如软开关、温度检测、故障管理以及电源监测等。采用ASIC(Applicat1n Specific Integrated Circuit)器件以及基于基本驱动功能的设计理念，所需的元件数比驱动电路要少得多。
[0035]所述辅助电源采用UC3842的多路输出反激电源，如图6所示。所述辅助电源的交流电是有蓄电池逆变得到，按需要变换成DSP主控设备需要的供电电压3.3V、1.8V、±5V，采用电路所需的电压±15V、以及驱动电路需要±15V、±5V等电压，以及其他一些电路所需的±24V。
[0036]在本实施例中，所述DSP主控设备采用电压源输出特性的内环电压矢量控制策略和下垂型的外环功率控制策略，如图7所示，内环采用基于前馈解耦的电流环控制，保证有功和无功功率的控制解耦控制。外环采用基于下垂控制的V/f控制，保证能够给风力发电自启动系统提供稳定的电压和频率。
[0037]进一步地，所述控制装置还包括上位机，所述上位机与所述DSP主控设备连接。上位机和DSP主控设备之间通过RS485进行通信。所述上位机作为系统协调控制中心，对风电场自启动过程进行监控。
[0038]本实施例提供的一种风电场自启动控制装置，通过蓄电池和PWM整流器为风力发电机的自启动提供稳定的电压和频率，并且提供足够的有功和无功功率，并具有过流和过压保护，解决了电压出现短时的下降，电流的突然上升的问题，保证了风力发电机自启动的可靠性。
[0039]虽然结合附图描述了本实用新型的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
【主权项】
1.一种风电场自启动控制装置，其特征在于，所述控制装置包括:DSP主控设备、驱动设备、脉冲宽度调制PWM整流器、PWM减载器、信号采样调理保护设备、蓄电池和辅助电源； 所述DSP主控设备分别与所述驱动设备和所述信号采样调理保护设备连接，所述PWM整流器与所述驱动设备连接，所述PWM减载器与所述驱动设备连接，所述蓄电池与所述PWM整流器连接，所述辅助电源分别与所述DSP主控设备、所述驱动设备和所述信号采样调理保护设备连接。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述信号采样调理保护设备包括信号采样子设备、信号调理子设备和保护子设备。
3.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于，所述信号采样子设备包括互感器和电压传感器。
4.根据权利要求3所述的控制装置，其特征在于，所述电压传感器采用VSM025A型霍尔电压传感器。
5.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于，所述信号调理子设备包括电流调理器和电压调理器。
6.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述PWM整流器采用三相两电平的电路结构。
7.根据权利要求1至6任一项所述的控制装置，其特征在于，所述DSP主控设备采用TMS320F28335 芯片。
8.根据权利要求1至6任一项所述的控制装置，其特征在于，所述驱动设备中的驱动芯片采用SKYPER32驱动芯片。
9.根据权利要求1至6任一项所述的控制装置，其特征在于，所述辅助电源采用UC3842的多路输出反激电源。
10.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述控制装置还包括上位机，所述上位机与所述DSP主控设备连接。
【专利摘要】本实用新型涉及一种风电场自启动控制装置。包括：DSP主控设备、驱动设备、脉冲宽度调制PWM整流器、PWM减载器、信号采样调理保护设备、蓄电池和辅助电源；所述DSP主控设备分别与所述驱动设备和所述信号采样调理保护设备连接，所述PWM整流器与所述驱动设备连接，所述PWM减载器与所述驱动设备连接，所述蓄电池与所述PWM整流器连接，所述辅助电源分别与所述DSP主控设备、所述驱动设备和所述信号采样调理保护设备连接。通过蓄电池和PWM整流器为风力发电机的自启动提供稳定的电压和频率，并且提供足够的有功和无功功率，并具有过流和过压保护，解决了电压出现短时的下降，电流的突然上升的问题，保证了风力发电机自启动的可靠性。
【IPC分类】H02P101-15, H02P9-08
【公开号】CN204361948
【申请号】CN201420868012
【发明人】上官明霞, 赵嘉兴, 安成万
【申请人】国网山西省电力公司
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2014年12月31日