CN202495883U

CN202495883U - 变频发电机组的直流并联技术的均流控制器

Info

Publication number: CN202495883U
Application number: CN2012200424433U
Authority: CN
Inventors: 徐查庆
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-02-10
Filing date: 2012-02-10
Publication date: 2012-10-17
Anticipated expiration: 2022-02-10

Abstract

变频发电机组的直流并联技术的均流控制器，其特征在于包括主控模块MCU、主电路、开关控制电路，所述的主控模块MCU用PIC18F2320单片机，完成模拟信号的A/D转换，以及控制***PID算法与脉宽调制PWM输出；所述的主电路由整流电路和滤波电路组成，主电路连接开关控制电路；所述的开关控制电路包括功率器件、过压保护电路、信号采集电路和功率器件IGBT驱动电路，过压保护电路连接主控模块MCU的第4脚；信号采集电路连接主控模块MCU的第9脚和第10脚；功率器件IGBT驱动电路连接主控模块MCU的第12脚和第13脚。

Description

变频发电机组的直流并联技术的均流控制器

技术领域

本实用新型涉及变频发电机组，尤其涉及一种用于控制发电机组直流并联技术的均流控制器，属于逆变、控制技术领域。

背景技术

对于发电机组并联的关键技术：一是同步技术，另一个是均流技术。目前变频发电机组的并联技术应用较多的是交流并联同步技术，用以解决电源模块的频率、相位和电压的一致。交流并联技术均采用同步控制方法，使用同步控制器完成。下面是目前常用的同步方法：

(1)集中控制器使频率和相位与同步信号相同。该技术比较简单，易于实现，且均流效果较好。但是，集中控制器的存在使得***的可靠性有所下降，一旦控制器发生故障将导致整个供电***的崩溃。

(2)分布式控制方式，同步电路要求每个发电机模块都向同步总线上发送同步信号，并从总线上接收第一个到来的同步信号，使其它发电机模块跟踪第一个到来的同步信号。

综上所述，变频发电机组并联技术均采用交流并联同步控制方法，能实现两台发电机输出电压的相位一致，实现并联运行，然而，往往出现功率和电流的周期性振荡，同时伴随以转速振荡、电压和频率的不稳定，且两台发电机输出电流并不均衡。

发明内容

本实用新型的目的是为了克服已有技术存在的缺点，提供一种直流并联技术，结构简单、稳定性好、工作可靠、调试方便，避免功率和电流的周期性振荡、转速振荡、电压和频率的不稳定，达到均流性好的变频发电机组的直流并联技术的均流控制器。

本实用新型变频发电机组的直流并联技术的均流控制器的技术方案是：其特征在于包括主控模块MCU、主电路、开关控制电路，所述主控模块MCU用PIC18F2320单片机，完成模拟信号的A/D转换，以及控制***PID算法与脉宽调制PWM输出；所述主电路由整流电路和滤波电路组成，所述整流电路包括整流二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9、D10、D11、D12所组成，所述的滤波电路包括电容C1、C2和电阻R1、R2所组成，主电路连接开关控制电路；所述的开关控制电路包括功率器件、过压保护电路、信号采集电路和功率器件IGBT驱动电路，所述的功率器件包括IGBT1和IGBT2；所述的过压保护电路包括电阻R3、R4、R5、R6、R7，电容C4、C5，二极管D13，光耦合器LOC111，两个运算放大器TLC2254所组成，过压保护电路连接主控模块MCU的第4脚；所述的信号采集电路包括两只霍尔传感器SS49E，两只运算放大器LM2904，电阻R8、R9、R10、R11、R12、R13，二极管D17、D18，电容C6、C7所组成，信号采集电路连接主控模块MCU的第9脚和第10脚；所述的功率器件IGBT驱动电路包括电阻R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21，光耦U1、U2所组成，功率器件IGBT驱动电路连接主控模块MCU的第12脚和第13脚。

本实用新型公开了一种变频发电机组的直流并联技术的均流控制器，各变频发电机输出的三相交流电，经过整流滤波后，通过霍尔传感器采集支路电流，利用PIC自带的A/D转换模块对电流信号进行A/D采集，并采用模糊PID算法进行运算处理，输出合适的PWM信号来驱动IGBT栅极，完成***的功率均衡。经功率平衡后得到的直流电压经逆变后对负载供电。采用直流并联技术，结构简单、稳定性好、工作可靠、调试方便，避免功率和电流的周期性振荡、转速振荡、电压和频率的不稳定，达到均流性好。各***电路的主要功能如下：

(1)主控模块MCU：主控芯片选用PIC18F2320单片机，完成模拟信号的A/D转换，以及控制***PID算法与脉宽调制PWM输出。

(2)主电路：通过三相桥式整流把变频发电机组发出的三相交流电经过全桥整流电路转换为直流电，实现AC---DC的转换作用。

(3)信号采集电路：单片机处理的模拟信号主要有两路，一路是发电机组输出电流，另一路是发电机组供电输出电压。闭环算法中以此为输入数据进行均流值的计算和补偿。在对数据进行采集中，所采用的A/D转换模块是PIC单片机内置的模数转换器ADC。采用分散采集式，每一个A/D只对本路模拟信号进行数字转换即数据采集。信号采集电路传感器选用霍尔元件SS49E，运算放大器采用LM2904。

(4)功率器件IGBT驱动电路：为IGBT栅极提供满足要求的驱动信号，驱动模块输入信号为PIC单片机内置的脉宽调制(PWM)模块提供。

(5)过压保护(检测)电路：在主回路输出电压处，并联两个精密电阻R3和R4，对输出电压进行分压，使U在一定范围内。对检查信号进行A/D采样，实时检测主回路的输出电压，监测结果送到MCU，由软件判断是否过压，如果发电机输出电压过高，则通过控制电路封锁PWM脉冲输出亦即封锁了IGBT的栅极驱动信号，由于所选IGBT的U_ce所承受的压降最大可达1200V，因此可实现对主回路的过压保护，同时控制电路也会给出故障显示信号。由于主回路与数据采集***之间应阻断电联系，因此应进行电路隔离，本技术方案采用LOC111光耦合器，该耦合器用于电流隔离，可保持输入/输出的线性关系。

附图说明

图1是变频发电机组的直流并联技术的均流控制器的电路框图；

图2是变频发电机组的均流控制器的***整体电路示意图；

图3是主回路电路示意图；

图4是信号采集电路示意图；

图5是IGBT驱动电路示意图；

图6是过压保护(检测)电路示意图。

具体实施方式

本实用新型涉及一种变频发电机组的直流并联技术的均流控制器，如图1-图6所示，其特征在于包括主控模块MCU1、主电路2、开关控制电路3，主控模块MCU用PIC18F2320单片机，完成模拟信号的A/D转换，以及控制***PID算法与脉宽调制PWM输出；主电路2由整流电路21和滤波电路22组成，整流电路21包括整流二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9、D10、D11、D12，滤波电路22包括电容C1、C2和电阻R1、R2。主电路中与IGBT前端相联的电容电路C1、C2、R1、R2能防止功率管在关断过程中产生过压。开关控制电路3包括功率器件31、过压保护(检测)电路32、信号采集电路33和功率器件IGBT驱动电路34。功率器件31包括IGBT1和IGBT2；过压保护电路32包括R3、R4、R5、R6、R7，电容C4、C5，二极管D13，光耦合器LOC111，两个运算放大器TLC2254；在主回路输出电压处，并联两个精密电阻R3和R4，对输出电压进行分压，使Uin在一定范围内。对检查信号进行A/D采样，实时检测主回路的输出电压，监测结果送到MCU，由软件判断是否过压，如果发电机输出电压过高，则通过控制电路封锁PWM脉冲输出亦即封锁了IGBT的栅极驱动信号，由于所选IGBT的Uce所承受的压降最大可达1200V，因此可实现对主回路的过压保护，同时控制电路也会给出故障显示信号。由于主回路与数据采集***之间应阻断电联系，因此应进行电路隔离，本方案采用LOC111光耦合器，该耦合器用于电流隔离，可保持输入输出的线性关系，图6所示为检测电路，与LOC111光耦合器一起应用的运算放大器为TLC2254。该运算放大器具有满电源电压幅度输出性能，高输入阻抗，低噪声，低功耗等特性。过压保护电路32输入端与功率器件31输出端连接，过压保护电路32输出端与主控模块MCU(PIC18F2320)的输入端连接。信号采集电路33包括霍尔传感器SS49E，运算放大器LM2904，电阻R8、R9、R10、R11、R12、R13，二极管D17、D18，电容C6、C7；信号采集电路33输出端与主控模块MCU(PIC18F2320)的输入端连接。功率器件IGBT驱动电路34包括电阻R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21，光耦合器U1、U2；功率器件IGBT驱动电路34输出端与IGBT栅极连接，之间串联一个合适电阻R14、R18；功率器件IGBT驱动电路34输入端与主控模块MCU(PIC18F2320)的输出端连接。

Claims

1. 变频发电机组的直流并联技术的均流控制器，其特征在于包括主控模块MCU（1）、主电路（2）、开关控制电路（3），所述的主控模块MCU（1）用PIC18F2320单片机，完成模拟信号的A/D转换，以及控制***PID算法与脉宽调制PWM输出；所述的主电路（2）由整流电路（21）和滤波电路（22）组成，所述的整流电路（21）包括整流二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9、D10、D11、D12所组成，所述的滤波电路（22）包括电容C1、C2和电阻R1、R2所组成，主电路（2）连接开关控制电路（3）；所述的开关控制电路（3）包括功率器件（31）、过压保护电路（32）、信号采集电路（33）和功率器件IGBT驱动电路（34），所述的功率器件（31）包括IGBT1和IGBT2；所述的过压保护电路（32）包括电阻R3、R4、R5、R6、R7，电容C4、C5，二极管D13，光耦合器LOC111，两个运算放大器TLC2254所组成，过压保护电路（32）连接主控模块MCU的第4脚；所述的信号采集电路（33）包括两只霍尔传感器SS49E，两只运算放大器LM2904，电阻R8、R9、R10、R11、R12、R13，二极管D17、D18，电容C6、C7所组成，信号采集电路（33）连接主控模块MCU的第9脚和第10脚；所述的功率器件IGBT驱动电路（34）包括电阻R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21，光耦U1、U2所组成，功率器件IGBT驱动电路（34）连接主控模块MCU的第12脚和第13脚。