PAC在風(fēng)電變流器中的應(yīng)用

　　引言

　　在建立控制系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)集成商毫無(wú)例外地總是希望能使用比較少的設(shè)備來(lái)實(shí)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(dòng)，而且還可以集成用于自動(dòng)化監(jiān)控和測(cè)試的視覺(jué)功能和模塊化儀器。此外，控制系統(tǒng)還必須能實(shí)時(shí)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(shí)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(jì)可編程自動(dòng)控制器(PAC)，就是這樣一個(gè)的平臺(tái)，它是一種新類(lèi)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(shì)，以及PLC固有的可靠性、堅(jiān)固性和分布特性.。正逐漸占領(lǐng)自動(dòng)化領(lǐng)域。

　　基于以上特點(diǎn),在我們?cè)O(shè)計(jì)的PowerWinVert-A風(fēng)電變流器中選擇了倍福的PAC做為信號(hào)采集，控制與遠(yuǎn)程通訊的平臺(tái)。

　　九洲公司的PowerWinVert-A型風(fēng)電變流器采用了獨(dú)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(wú)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(guò)流過(guò)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(guó)際同類(lèi)產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)，是完全按照中國(guó)國(guó)情及風(fēng)電機(jī)組、電網(wǎng)輸配電等要求而開(kāi)發(fā)的新一代風(fēng)電變換產(chǎn)品。

　　PAC

　　一個(gè)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(chǎng)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(chǔ)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(shí)時(shí)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(hào)通過(guò)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(pán), 掃描儀,打印機(jī), CD-ROM 讀寫(xiě)器

　　* 高速度RS-232接口：最大傳輸速率115K

　　* 音頻信號(hào)接口：主要提供音頻輸入輸出接口。

　　* 視頻信號(hào)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(dòng)�？紤]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(wú)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(gè)SPWM逆變橋通過(guò)濾波電抗并聯(lián)的形式，以減小每個(gè)IGBT通過(guò)的電流大小，還能在一定的控制方法配合下防止連個(gè)逆變器輸出電流不等從而防止環(huán)流問(wèn)題出現(xiàn)。另外，為了防止直流母線電壓過(guò)高損壞器件，加入了直流母線鉗位電路;為了電路開(kāi)始運(yùn)行對(duì)電容充電電流過(guò)大，加入了電容的預(yù)充電支路，同時(shí)該支路還保證發(fā)電機(jī)沒(méi)工作時(shí)的直流母線側(cè)上也有電壓，能對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行無(wú)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(guò)AC-DC變換后變?yōu)榱朔�度不斷變化的直流電，然后�?jīng)過(guò)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