摘要：本文主要针对CVT变流器控制组件的自主化改造提出一种可行的方案，通过在该控制组件上下载程序代码，可达到完全替代CVT原控制组件的目的。通过风场实际样机的运行情况表明，该方案实施性强，经济性、适用性强，完全满足用户需求。
关键词：CVT变流器改造；信号互连；分布式控制；多变量混合交叉冗余保护
1．引言
随着风电市场的竞争越来越激烈，整机销售价格急剧下降，考虑到成本和市场前景，Convertam（中文名：科孚德简称CVT）公司已逐渐退出风机变流器市场，但国内风场大量使用CVT公司的风机变流器，其后期维修服务和备件成了业主的急需解决的难题，同时风场大量使用的CVT变流器都不具备低电压穿越测试要求，因此，改造CVT1.5MW双馈风机变流器，满足发电并网要求，为我们提供了广阔的市场前景和发展机遇。
2.控制组件计设要求及要点
（1）去掉通信板，通信部分和启停机逻辑控制由网侧承担；
（2）主CPU加协处理器FPGA控制换成只有一个CPU控制；
（3）采用了片内AD采集，硬件过流过压保护另外做电路；
（4）功率模块温度采用间隔轮流采集；
（5）去掉硬件锁相环，电网频率由软件锁相环测得；
（6）DSP由2812换成28335，扩大高速区程序存储；
（7）采用高压采集，节约电压传感器；
（8）SCI串口单独做个接口，方便调试，防止调试过程中拔插端子和接线导致端子损坏；
3.硬件总体设计
3.1硬件总体拓扑结构
考虑到改造项目的特点及造改目的，硬件总体拓扑结构的设计必须适应现场施工要求，一是考虑到施工的方便性、可操作性，另一方面同时也考虑到板件互连时的完整性。本方案采用集中分布式控制思想，根据变流器控制要求，将整个硬件组件分为机网侧控制板为核心控制组件，机网侧间非实性数据采用CAN总线交互信号，而实性数据采用硬连线互连以此满足动态响应时间，同时机网侧核心控制组件分别拓展出机、网模拟量检测板和分配板等，信号分开调理，充分发挥分布式控制系统的优越性，提高变流器整体性能。
3.2电源拓扑结构设计
图1电源系统的拓扑结构图
在本项目设计方案中，根据硬件各子板件的硬件布局，采用集成电源集中配电，而关键供电（比如传感器采样供电）则采用隔离、滤波处理，其中机、网侧的模拟量供电采用隔离方式，而数字量的电源共地处理；各信号地与机壳地隔离。分配板负责各路电源的保护、滤波处理后再传给控制板，再由控制板分送给模拟量、编码器IO板及高压采样板等。
3.3信号板间的互连技术
本方案中机、网侧控制组件内部采用CAN总线，完成非实时信号的互换；对于实时的机、网侧控制组件的关键信号交互采用高电平开关量信号，在满足快速、准确的要求的同时，又满足信号传输出的可靠性和稳定性。
而变流器整机与外部主控制器的信号交互采用两种方式，一种是采用数模混合的硬件互连技术，同时兼备CANOPEN通信方式。
3.4功率单元的多重保护技术
本方案对功率单元采用了多变量混合交叉冗余保护技术，一是采用对PWM控制信号的冗余保护机制，二是采用对功率单元的过热保护机制。对于功率单元的PWM驱动信号，本方案采用双重保护设计，一方面靠核心板本身的MCU/DSP的互锁和死区功能，从软件上防止PWM信号上下桥臂直通现象发生，另一方面PWM信号从MCU/DPS输出后传输至底板的FPGA/CPLD，参考图2，在FPAG/CPLD中编写PWM上下桥臂死区检测逻辑，从硬件层面上深化对PWM信号的保护功能，使得变流器整机的运行安全性能增强。
图2功率单元的多重保护机制
4结论
CVT变流器改造主要围绕三大核心工作展开：核心控制软件和核心控制组件及LVRT装置的研发，其中核心控制组件是整个变流器的控制核心，对整个项目的成功起支撑作用。目前该方案已经成功运行于某风场的CVT变流器改造项目中，并得到了风场业主的一致好评，实践证明该方案是可行的。
参考文献：
[1]《中国风电变流器市场研究报告1》前瞻产业研究
[2]任海军；风力发电机组控制系统关键技术研究[D]；重庆大学；2011年
论文作者:张显刚
论文发表刊物:《基层建设》2018年第17期
论文发表时间:2018/7/25
标签：变流器论文; 信号论文; 组件论文; 硬件论文; 方案论文; 核心论文; 功率论文; 《基层建设》2018年第17期论文;