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        基于雙CPU控制的靜止啟動變頻器系統設計

        作者: 時間:2013-08-23 來源:網絡 收藏

        摘要:目前在大型同步機組的啟動中普遍采用靜止啟動(SFC)控制方式。針對SFC的控制要求,進行啟動控制。控制系統采用底板總線設計思路和雙控制模式,不但滿足SFC的快速控制要求,而且易于擴展,同時可作為新能源發電的通用控制平臺。通過在潘家口抽水蓄能電站改造中的SFC應用,驗證控制的穩定性和正確性。
        關鍵詞:;大型同步機組;底板總線

        1 引言
        目前大型同步機組的啟動普遍采用SFC控制方式.SFC已經成為抽水蓄能機組變頻啟動的標準配置。而國內抽水蓄能機組變頻啟動器全部采用國外的產品,導致投資成本高,維護和更新困難。突破SFC產品的關鍵技術和難點在于打破國外企業的SFC產品壟斷.實現10 MW級特大容量變頻器的國產化。
        控制器是SFC控制系統的核心。近年來,隨著計算機技術的發展,出現了高速處理芯片,使得人們可采用具有高速運算能力的數字信號處理器(DSP)作為核心,應用現場可編程門陣列(FPGA)作為接口控制的雙設計模式。
        這里對抽水蓄能機組的啟動控制原理進行了簡要介紹,對控制器的設計進行了詳細闡述。經過在潘家口抽水蓄能電站的實際投運,驗證了控制的有效性和穩定性。

        2 SFC系統啟動控制原理
        SFC主電路拓撲結構如圖1所示。系統主要包括網側整流橋、平波電抗器、機側逆變橋、大功率同步電機和勵磁整流器。

        本文引用地址:http://www.104case.com/article/201921.htm

        a.JPG


        由圖1和同步電機模型可得:
        b.JPG
        該SFC為“AC/DC/AC”電流源型,整流器將交流電整流成直流電,逆變器再將直流電逆變為頻率可調的交流電,中間的平波電抗器用于整流器輸出后的平波和去耦,使變頻器主回路的直流電流波形平直、脈動小,具有電流源特性。基本工作原理為:控制系統根據電機轉速和位置信號,控制晶閘管靜止變頻裝置對同步電機進行變頻調速,從而產生從零到額定頻率值的變頻電源,同步的將機組拖動起來。由于抽水蓄能機組變頻啟動的特殊性,其啟動加速過程一般分為“脈沖換相”運行和“自然換相”運行兩個階段。

        3 靜止啟動變頻器控制系統設計
        3.1 系統組成
        抽水蓄能電站SFC包括中央處理模塊、開關量傳輸模塊、模擬量轉換模塊、脈沖觸發模塊、電源模塊及擴展模塊。控制系統結構框圖如圖2所示。

        c.JPG


        控制模塊之間采用底板總線方式,除電源板和主機板的物理位置固定外,其余板件物理位置之間可以互換。只要在主機板上修改程序,即可對其余板件進行正常的讀寫操作。
        底板總線中有4位地址線、8位數據線、8位板件選擇線、10位芯片選擇線,分別用來區分開關量板、接口擴展板、兩塊光纖接口板和模擬量板。
        控制器對DSP的地址A0~A21譯碼采用三段式譯碼方式。A0~A3 4位地址直接和底板的總線連接,對各板件中的芯片地址直接使用;A4~A7 4位地址通過FPGA的譯碼,產生片選信號,10位片選信號與每個板件相連,選中板件中的芯片,作為使能信號;A8~A11 4位地址通過FPGA的譯碼,產生板選信號,8位板選信號分別與開關量板、接口擴展板、兩塊光纖接口板、模擬量板、擴展量板1、擴展量板2、擴展量板3相連,選中板件。
        人機界面采用工控機進行顯示,工控機和主機板通過232串口進行數據交換。


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        關鍵詞: CPU 變頻器 系統設計

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