PAC在風(fēng)電變流器中的應(yīng)用

　　引言

　　在建立控制系統(tǒng)時，系統(tǒng)集成商毫無例外地總是希望能使用比較少的設(shè)備來實現(xiàn)更多的功能。他們需要控制系統(tǒng)不僅能處理數(shù)字I/O和運(yùn)動，而且還可以集成用于自動化監(jiān)控和測試的視覺功能和模塊化儀器。此外，控制系統(tǒng)還必須能實時地處理控制算法和分析任務(wù)并把數(shù)據(jù)傳送回企業(yè)。是否能同時擁有PC的功能和PLC(可編程控制器)的可靠性嗎?

　　倍福公司設(shè)計可編程自動控制器(PAC)，就是這樣一個的平臺，它是一種新類型的控制器，該控制器結(jié)合了PC的處理器、RAM和軟件的優(yōu)勢，以及PLC固有的可靠性、堅固性和分布特性.。正逐漸占領(lǐng)自動化領(lǐng)域。

　　基于以上特點,在我們設(shè)計的PowerWinVert-A風(fēng)電變流器中選擇了倍福的PAC做為信號采集，控制與遠(yuǎn)程通訊的平臺。

　　九洲公司的PowerWinVert-A型風(fēng)電變流器采用了獨特的輸入切分技術(shù)、優(yōu)化的PWM多重化疊加技術(shù)、可靠的無焊接IGBT技術(shù)、高效的橋式逆變技術(shù)、先進(jìn)的光纖傳送技術(shù)、完善的過流過壓保護(hù)技術(shù)、連續(xù)波形變換技術(shù)以及遠(yuǎn)程通訊控制技術(shù)等，匯集了國際同類產(chǎn)品優(yōu)點，是完全按照中國國情及風(fēng)電機(jī)組、電網(wǎng)輸配電等要求而開發(fā)的新一代風(fēng)電變換產(chǎn)品。

　　PAC

　　一個完整的PAC系統(tǒng)包括以下幾種模塊組成(但不是每種都必須有)：

　　* 基本CPU模塊。

　　* 系統(tǒng)接口模塊。

　　* 電源和IO接口模塊。

　　* 現(xiàn)場總線模塊。

　　* 數(shù)字量和模擬量采集模塊，

　　* UPS模塊。

圖1 倍福PAC系統(tǒng)外觀圖

　　CPU模塊

　　* 存儲器選配: 64 M字節(jié)閃存 + 128 M字節(jié) RAM 。

　　* DVI/USB 選配: 選帶或不帶 DVI/USB 接口模塊 。

　　* 操作系統(tǒng)選配: Windows CE.NET。

　　Windows XP 嵌入式 (要求 CF 卡) 。

　　* TwinCAT 實時PLC選配:

　　不帶 TwinCAT。

　　TwinCAT CE PLC 或 TwinCAT PLC (取決于操作系統(tǒng))。

　　TwinCAT CE NC 或 TwinCAT NC (取決于操作系統(tǒng))。

　　接口模塊

　　* 顯示器和觸摸屏接口:

　　DVI:視頻信號通過標(biāo)準(zhǔn)的 DVI 連接 到顯示器上。USB:可連接觸摸屏或鼠標(biāo),鍵盤, 掃描儀,打印機(jī), CD-ROM 讀寫器

　　* 高速度RS-232接口：最大傳輸速率115K

　　* 音頻信號接口：主要提供音頻輸入輸出接口。

　　* 視頻信號接口：主要提供視頻輸入輸出接口。

　　九洲PowerWinVert-A型風(fēng)電變流器主電路

圖2 PowerWinVert-A型風(fēng)電變流器主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

　　我們選用的是不可控整流+升壓斬波+SPWM逆變的電路結(jié)構(gòu)

　　發(fā)電機(jī)使用的是永磁同步發(fā)電機(jī)，采用六相不可控整流橋?qū)ζ溥M(jìn)行12脈沖整流，在輸出端并上電容進(jìn)行穩(wěn)壓，減小直流脈動。考慮到電流波形畸變和發(fā)電機(jī)內(nèi)感的存在，在發(fā)電機(jī)輸出端并上無功補(bǔ)償電容，提高發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)和利用效率。在中間直流環(huán)節(jié)，采用升壓斬波電路。在逆變環(huán)節(jié)，采用兩個SPWM逆變橋通過濾波電抗并聯(lián)的形式，以減小每個IGBT通過的電流大小，還能在一定的控制方法配合下防止連個逆變器輸出電流不等從而防止環(huán)流問題出現(xiàn)。另外，為了防止直流母線電壓過高損壞器件，加入了直流母線鉗位電路;為了電路開始運(yùn)行對電容充電電流過大，加入了電容的預(yù)充電支路，同時該支路還保證發(fā)電機(jī)沒工作時的直流母線側(cè)上也有電壓，能對電網(wǎng)進(jìn)行無功率補(bǔ)償。

　　隨著風(fēng)速的變化，風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速也在變化，因此發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電的電壓和頻率是不斷變化的，該變壓變頻的交流電經(jīng)過AC-DC變換后變?yōu)榱朔�度不斷變化的直流電，然后�?jīng)過升壓斬波穩(wěn)壓后轉(zhuǎn)化為電壓幅值穩(wěn)定而電流大小隨風(fēng)速度不斷變化的