一種含通訊接口的小功率風電變流器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及風電變流器技術領域，特別是一種含通訊接口的小功率風電變流器。
【背景技術】
[0002]近些年來，風力發(fā)電作為一種具有廣泛應用前景的新能源技術得到大力發(fā)展。與此同時，作為風力發(fā)電的關鍵技術之一，風電變流器因其可以實現寬風速范圍內的變速恒頻發(fā)電，提高運行效率，提升風能利用率等優(yōu)點，也越來越受到重視。而隨著分布式能源、微網技術的發(fā)展，針對民用的小功率風電變流器(一般為幾千瓦)及其風電機組開始得到越來越多的應用。
[0003]需要特別指出的是，民用的小功率風電變流器及其風電機組，往往以單臺或者幾臺組網的形式出現。同時，風機所發(fā)電通過風電變流器、變壓器等設備，最終以單相交流電形式并入民用用電進線端。而為了方便實現對于單臺及多臺風電變流器組網時的監(jiān)測與控制，小功率的風電變流器本身需包含控制單元和通信接口，方便上位機等對其進行監(jiān)控。與民用的小功率風電變流器相匹配的風機，為了減少齒輪箱等中間傳動結構，往往采用直驅式永磁同步發(fā)電機。
[0004]MODBUS協議已經成為工控領域全球最流行的標準，此協議支持傳統(tǒng)的RS-232、RS-422、RS-485和以太網設備，MODBUS協議的好處是其定義了控制器能夠認識和使用的消息結構，并沒有規(guī)定物理層，也不管它們是經過何種網絡進行通信的。因此，利用MODBUS協議作為小功率風電變流器的通訊協議可以有效地降低成本，同時也方便對于使用MODBUS協議的不同設備之間進行監(jiān)控。
[0005]現有的風電變流器都是針對大功率風力發(fā)電設備，沒有給出針對民用的小功率風電變流器的具體實現方案。

【發(fā)明內容】

[0006]本實用新型的目的是:提供一種含通訊接口的小功率風電變流器，它能夠提供基于MODBUS RTU協議的通訊接口，非常方便小功率風電變流器與工控機、PLC等設備連接，可實現遠程監(jiān)控;此外，該小功率風電變流器還能夠實現全時并網發(fā)電，滿足實際民用要求。
[0007]本實用新型的技術方案是:一種含通訊接口的小功率風電變流器，其特征在于:它包括三相全橋整流模塊、全橋逆變模塊、驅動微機模塊、控制微機模塊、通訊接口、觸摸板和電源模塊;三相全橋整流模塊一端與永磁同步發(fā)電機電性連接，另一端連接儲能電容;全橋逆變模塊一端連接儲能電容，另一端連接電網；驅動微機模塊與三相全橋整流模塊和全橋逆變模塊電性連接，用于產生PWM信號;控制微機模塊與驅動微機模塊電性連接，并通過通訊接口連接上位機;觸摸板與控制微機模塊電性連接;電源模塊一端連接電網，另一端連接儲能電容，可以使風電變流器全時并網，并用于為驅動微機模塊和控制微機模塊供電。
[0008]下面對上述技術方案進行進一步解釋:
[0009]所述的一種含通訊接口的小功率風電變流器包括三相全橋整流模塊，其由6個晶體管組成，上下橋臂分別各使用三個絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)，永磁同步發(fā)電機引出的三相電接到三相全橋整流模塊三組橋臂的中點上。
[0010]所述的一種含通訊接口的小功率風電變流器包括全橋逆變模塊，用于將直流電轉換成單相交流電，其由四個絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)組成，上下橋臂分別各使用兩個絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)。
[0011]所述的一種含通訊接口的小功率風電變流器包括驅動微機模塊，驅動微機模塊用德州儀器生產的TMS320X2812 DSP，利用其EV模塊負責三相全橋整流模塊和全橋逆變模塊PffM的產生。
[0012]所述的一種含通訊接口的小功率風電變流器包括控制微機模塊，控制微機模塊用德州儀器生產的TMS320X2808 DSP，負責整個系統(tǒng)運行、保護，并通過通訊接口連接上位機。
[0013]所述的一種含通訊接口的小功率風電變流器包括通訊接口，通訊接口位于控制微機模塊上，通訊接口可以采用RS232或RS485，利用MODBUS RTU協議與上位機進行串口通訊。
[0014]所述的一種含通訊接口的小功率風電變流器包括電源模塊，電源模塊一端通過二極管不控整流與電網連接。
[0015]本實用新型的優(yōu)點是:
[0016]1、本實用新型提供了一種利用MODBUS RTU協議的通訊接口，可以實現對風力發(fā)電機和小功率風電變流器運行狀態(tài)的實時監(jiān)控，便于及時發(fā)現、排除故障，同時也可實現上位機對控制微機模塊的控制，在調試及下達命令時無需對變流器進行拆機操作，方便用戶操作。
[0017]2、本實用新型的電源模塊一端通過二極管不控整流與電網側連接，另一端與直流母線側的儲能電容連接，當直流母線側電壓太低不能達到逆變要求時，可以通過電源模塊為儲能電容充電，因此可以實現小功率風電變流器全時并網，非常方便小功率風電變流器的操作。
【附圖說明】
[0018]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的描述:
[0019]圖1為本實用新型實施例的小功率風電變流器整體結構示意圖；
【具體實施方式】
[0020]實施例:如圖1所示，一種含通訊接口的小功率風電變流器，它包括三相全橋整流模塊全橋逆變模塊、驅動微機模塊、控制微機模塊、通訊接口和電源模塊;風機所發(fā)出的三相交流電經過三相全橋整流模塊整流成直流電，又經過全橋逆變模塊將直流電轉換為與電網相同電壓等級與頻率的單相交流電壓，將能量傳送至電網上。
[0021]三相全橋整流模塊用于將風機所發(fā)出的三相交流電整流成直流電，風機所引出的三相電，首先經過EMC模塊，再接到三相全橋整流模塊三組橋臂的中點上，EMC模塊主要用于濾波，保證電能質量。該三相全橋整流模塊由6個晶體管組成，上下橋臂分別各使用三個絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)。
[0022]經過三相全橋整流模塊后的直流電，用電容儲能元件進行儲能并利用全橋逆變模塊將直流電轉換成單相交流電。全橋逆變模塊由四個絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)組成，上下橋臂分別各使用兩個絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)。
[0023]驅動微機模塊用德州儀器生產的TMS320X2812DSP，利用其EV模塊負責三相全橋整流模塊和全橋逆變模塊PWM的產生，而所產生HVM的方式則由監(jiān)測到的參數情況確定，在不同風力條件下有不同的PWM產生方式。
[0024]控制微機模塊用德州儀器生產的TMS320X2808DSP，用于控制驅動微機模塊及相應的繼電器，采集實時參數并按照MODBUS RTU協議將參數通過通訊接口發(fā)送給上位機，同時接受上位機的控制指令。
[0025]通訊接口位于控制微機模塊上，通訊接口可以采用RS232或RS485，與上位機的通訊接口進行連接，可以方便地進行串口通訊。
[0026]電源模塊一端通過二極管不控整流與電網側連接，另一端與直流母線側的儲能電容連接，可用于為驅動微機模塊和控制微機模塊提供電能。當直流母線側儲能電容的電壓達不到逆變要求時，可以通過電源模塊為其充電，使得該變流器能夠全時并網發(fā)電。
[0027]應當指出，對于經充分說明的本實用新型來說，還可具有多種變換及改型的實施方案，并不局限于上述實施方式的具體實施例。上述實施例僅僅作為本實用新型的說明，而不是限制。總之，本實用新型的保護范圍應包括那些對于本領域普通技術人員來說顯而易見的變換或替代以及改型。
【主權項】
1.一種含通訊接口的小功率風電變流器，其特征在于:它包括三相全橋整流模塊、全橋逆變模塊、驅動微機模塊、控制微機模塊、通訊接口、觸摸板和電源模塊;三相全橋整流模塊一端與永磁同步發(fā)電機電性連接，另一端連接儲能電容;全橋逆變模塊一端連接儲能電容，另一端連接電網；驅動微機模塊與三相全橋整流模塊和全橋逆變模塊電性連接，用于產生PWM信號;控制微機模塊與驅動微機模塊電性連接，并通過通訊接口連接上位機;觸摸板與控制微機模塊電性連接;電源模塊一端連接電網，另一端連接儲能電容，可以使風電變流器全時并網，并用于為驅動微機模塊和控制微機模塊供電。2.根據權利要求1所述的一種含通訊接口的小功率風電變流器，其特征在于:所述的三相全橋整流模塊由6個晶體管組成，上下橋臂分別各使用三個絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)，永磁同步發(fā)電機引出的三相電接到三相全橋整流模塊三組橋臂的中點上。3.根據權利要求1所述的一種含通訊接口的小功率風電變流器，其特征在于:所述的全橋逆變模塊用于將直流電轉換成單相交流電，其由四個絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)組成，上下橋臂分別各使用兩個絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)。4.根據權利要求1所述的一種含通訊接口的小功率風電變流器，其特征在于:所述的驅動微機模塊用德州儀器生產的TMS320X2812 DSP，利用其EV模塊負責三相全橋整流模塊和全橋逆變模塊PWM的產生。5.根據權利要求1所述的一種含通訊接口的小功率風電變流器，其特征在于:所述的控制微機模塊用德州儀器生產的TMS320X2808 DSP，負責整個系統(tǒng)運行、保護，并通過通訊接口連接上位機。6.根據權利要求1所述的一種含通訊接口的小功率風電變流器，其特征在于:所述的通訊接口位于控制微機模塊上，通訊接口可以采用RS232或RS485，利用MODBUS RTU協議與上位機進行串口通訊。7.根據權利要求1所述的一種含通訊接口的小功率風電變流器，其特征在于:所述的電源模塊一端通過二極管不控整流與電網連接。
【專利摘要】本實用新型涉及風電變流器技術領域，特別是一種含通訊接口的小功率風電變流器，它包括三相全橋整流模塊、全橋逆變模塊、驅動微機模塊、控制微機模塊、通訊接口、觸摸板和電源模塊；風機所發(fā)出的三相交流電經過三相全橋整流模塊整流成直流電，又經過全橋逆變模塊將直流電轉換為與電網相同電壓等級與頻率的單相交流電壓，將能量傳送至電網上；本實用新型提供了一種通訊接口，可以實現對小功率風電變流器運行狀態(tài)的實時監(jiān)控，便于及時發(fā)現、排除故障，同時也可實現上位機對其進行控制，方便操作；本實用新型還可以實現全時并網，操作簡便，能夠滿足小功率風電變流器的實際要求。
【IPC分類】H02J3/38, H02J13/00, H02M5/458
【公開號】CN205178892
【申請?zhí)枴緾N201521013093
【發(fā)明人】沈燚明, 黃新星, 李寰紋
【申請人】浙江大學
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月7日