本實(shí)用新型發(fā)明涉及一種基于CAN總線的風(fēng)力發(fā)電變流器用水冷卻控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源，其開(kāi)發(fā)越來(lái)越受到重視，隨著風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)電功率由kW級(jí)向MW級(jí)大功率方向不斷發(fā)展，由于在發(fā)電機(jī)組變流器中大功率器件的采用。造成了風(fēng)電變流器在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，為了保證其正?？煽康墓ぷ?，需進(jìn)行冷卻處理。冷卻系統(tǒng)是保證風(fēng)力發(fā)電變流器安全、穩(wěn)定運(yùn)行的必要設(shè)備。水冷系統(tǒng)一般由：主循環(huán)水泵、壓力膨脹罐、壓力傳感器、溫度傳感器、電動(dòng)三通閥、加熱器、空氣冷卻器、風(fēng)機(jī)、連接膠管等組成。主循環(huán)水泵工作后，冷卻水經(jīng)變流器、冷卻通道、散熱器等組成冷卻水循環(huán)回路，帶走變流器內(nèi)產(chǎn)生的多余的熱量，以達(dá)到對(duì)變流器進(jìn)行散熱的效果?，F(xiàn)有水冷控制系統(tǒng)多采用PLC加IO模塊的控制方式。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提出一種基于CAN總線的風(fēng)力發(fā)電變流器用水冷卻控制系統(tǒng)。本實(shí)用新型具有抗干擾能力強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于維護(hù)的特點(diǎn)。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

一種基于CAN總線的風(fēng)力發(fā)電變流器用水冷卻控制系統(tǒng)，包括溫度采集模塊、數(shù)字量輸入模塊、模擬量采集模塊和邏輯控制模塊。溫度采集模塊、數(shù)字量輸入模塊、模擬量采集模塊和邏輯控制模塊分別作為CAN總線上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，通過(guò)CAN總線構(gòu)成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)；溫度采集模塊、數(shù)字量輸入模塊、模擬量采集模塊和邏輯控制模塊通過(guò)CAN總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)水冷卻控制系統(tǒng)信號(hào)的采集與控制。

溫度采集模塊通過(guò)PT100傳感器采集得到水冷卻控制系統(tǒng)的溫度信號(hào)，經(jīng)過(guò)數(shù)字濾波后計(jì)算出水冷卻控制系統(tǒng)不同位置的溫度值并將其發(fā)送到CAN總線上；數(shù)字量輸入模塊檢測(cè)得到水冷卻控制系統(tǒng)的數(shù)字量反饋信號(hào)，經(jīng)過(guò)防抖處理后得到水冷卻控制系統(tǒng)的反饋狀態(tài)，并把其發(fā)送到CAN總線上；模擬量采集模塊采集水冷卻控制系統(tǒng)4～20ma電流信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波處理后，計(jì)算得到系統(tǒng)當(dāng)前各種壓力信號(hào)并把其發(fā)送到CAN總線上；邏輯控制模塊通過(guò)CAN總線接收獲得水冷卻控制系統(tǒng)當(dāng)前各個(gè)狀態(tài)量，進(jìn)而控制水冷卻控制系統(tǒng)的運(yùn)行。邏輯控制模塊并把在線監(jiān)測(cè)命令發(fā)送到CAN總線上，由溫度采集模塊、數(shù)字量輸入模塊、模擬量采集模塊分別接收。

本實(shí)用新型的水冷卻系統(tǒng)的控制系統(tǒng)具有以下的有益效果：抗強(qiáng)干擾能力強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便組裝，便于維護(hù)。

附圖說(shuō)明

圖1本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)框圖；

圖2本實(shí)用新型控制流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1所示，水冷卻控制系統(tǒng)包括溫度采集模塊2、數(shù)字量輸入模塊3、模擬量采集模塊4和邏輯控制模塊5共4個(gè)模塊。溫度采集模塊2、數(shù)字量輸入模塊3、模擬量采集模塊4和邏輯控制模塊5分別作為CAN總線6上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，通過(guò)CAN總線構(gòu)成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。溫度采集模塊2、數(shù)字量輸入模塊3、模擬量采集模塊4和邏輯控制模塊5通過(guò)CAN總線6進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)水冷卻控制系統(tǒng)信號(hào)的采集與控制。

溫度檢測(cè)模塊通過(guò)PT100傳感器采集得到水冷卻控制系統(tǒng)的溫度信號(hào)，經(jīng)過(guò)數(shù)字濾波后計(jì)算出水冷卻控制系統(tǒng)不同位置的溫度值并把其發(fā)送到CAN總線上；數(shù)字量輸入模塊檢測(cè)得到水冷卻控制系統(tǒng)的數(shù)字量反饋信號(hào)經(jīng)過(guò)防抖處理后得到水冷卻控制系統(tǒng)的反饋狀態(tài)并把其發(fā)送到CAN總線上；模擬量采集模塊采集水冷卻控制系統(tǒng)4～20ma電流信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波處理后計(jì)算出得到系統(tǒng)當(dāng)前各種壓力信號(hào)并把其發(fā)送到CAN總線上；邏輯控制模塊通過(guò)CAN總線獲得水冷卻控制系統(tǒng)當(dāng)前各個(gè)狀態(tài)量進(jìn)而控制水冷卻控制系統(tǒng)的運(yùn)行。

如圖2所示，水冷系統(tǒng)控制模式有手動(dòng)和自動(dòng)兩種運(yùn)行模式，上電后水冷系統(tǒng)默認(rèn)為自動(dòng)運(yùn)行模式：

1)自動(dòng)模式下水冷控制系統(tǒng)可按照預(yù)定參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)行，手動(dòng)運(yùn)行模式下可根據(jù)手動(dòng)命令控制水冷系統(tǒng)外部組件的運(yùn)行；

2)自動(dòng)運(yùn)行模式：出水口溫度小于加熱器啟動(dòng)溫度閾值時(shí)加熱器啟動(dòng)，啟動(dòng)溫度閾值默認(rèn)5度。啟動(dòng)后開(kāi)始計(jì)時(shí)，將初始和20min時(shí)的溫度存入數(shù)組中便于對(duì)加熱器加熱是否失敗的判斷；當(dāng)主循環(huán)水泵停止運(yùn)行或者出水口溫度大于加熱器關(guān)閉溫度閾值時(shí)加熱器關(guān)閉，加熱器關(guān)閉溫度閾值默認(rèn)15度。當(dāng)出水口溫度大于設(shè)定的電動(dòng)三通閥開(kāi)啟溫度閾值時(shí)電動(dòng)三通閥開(kāi)啟，電動(dòng)三通閥開(kāi)啟溫度閾值默認(rèn)28度，冷卻介質(zhì)通過(guò)水風(fēng)換熱器；當(dāng)溫度小于三通閥關(guān)閉溫度閾值時(shí)電動(dòng)三通閥關(guān)閉，三通閥關(guān)閉溫度閾值默認(rèn)20度，電動(dòng)三通閥開(kāi)啟關(guān)閉之間存在互鎖。當(dāng)出水口溫度大于設(shè)定散熱風(fēng)機(jī)啟動(dòng)閾值時(shí)第一風(fēng)機(jī)1啟動(dòng)，散熱風(fēng)機(jī)啟動(dòng)閾值默認(rèn)32度；溫度大于設(shè)定散熱風(fēng)機(jī)啟動(dòng)閾值時(shí)第二風(fēng)機(jī)2啟動(dòng)，散熱風(fēng)機(jī)啟動(dòng)閾值默認(rèn)34度；溫度大于設(shè)定散熱風(fēng)機(jī)啟動(dòng)閾值時(shí)第三風(fēng)機(jī)3啟動(dòng)，散熱風(fēng)機(jī)啟動(dòng)閾值默認(rèn)36度；隨著風(fēng)機(jī)啟動(dòng)后溫度的下降，風(fēng)機(jī)可逐漸關(guān)閉，3個(gè)風(fēng)機(jī)的關(guān)閉溫度與開(kāi)啟溫度之間具有相同的回差，回差默認(rèn)4度，當(dāng)小于關(guān)閉溫度后相應(yīng)風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行。

3)手動(dòng)運(yùn)行模式：選擇控制字中手動(dòng)模式運(yùn)行時(shí)，選擇主循環(huán)水泵，加熱器，風(fēng)機(jī)，電動(dòng)三通閥控制位對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)控制。

4)預(yù)警計(jì)算：出水口過(guò)溫：出水口溫度大于出水口過(guò)溫預(yù)警閾值且小于過(guò)溫故障閾值時(shí)輸出預(yù)警信號(hào)，出水口過(guò)溫預(yù)警閾值默認(rèn)50度，過(guò)溫故障閾值默認(rèn)60度；出水口低溫：出水口溫度小于出水口低溫預(yù)警閾值時(shí)輸出預(yù)警信號(hào)，出水口低溫預(yù)警閾值默認(rèn)5度；出水口過(guò)壓：出水口壓力大于過(guò)壓預(yù)警閾值(默認(rèn)4.5bar)且小于過(guò)壓故障閾值時(shí)輸出預(yù)警信號(hào)，過(guò)壓預(yù)警閾值默認(rèn)4.5bar，過(guò)壓故障閾值默認(rèn)5.5bar；出水口欠壓：出水口壓力小于欠壓預(yù)警閾值且大于欠壓故障閾值(默認(rèn)1.5bar)時(shí)輸出預(yù)警信號(hào)，欠壓預(yù)警閾值默認(rèn)2bar，欠壓預(yù)警閾值默認(rèn)2bar；入水口欠壓：入水口壓力小于欠壓預(yù)警閾值且大于欠壓故障閾值(默認(rèn)0.2bar)輸出預(yù)警信號(hào)，欠壓預(yù)警閾值默認(rèn)0.5bar，欠壓故障閾值默認(rèn)0.2bar；加熱失敗預(yù)警：加熱器開(kāi)啟后20min內(nèi)溫度上升值小于閾值時(shí)輸出加熱失敗預(yù)警信號(hào)，閾值默認(rèn)5度；入水口過(guò)溫告警：入水口溫度大于入水口過(guò)溫預(yù)警閾值時(shí)輸出預(yù)警信號(hào)，水口過(guò)溫預(yù)警閾值默認(rèn)70度；入水口低溫告警：入水口溫度小于入水口低溫預(yù)警閾值時(shí)輸出預(yù)警信號(hào)，水口低溫預(yù)警閾值默認(rèn)0度；供水壓力傳感器故障預(yù)警：當(dāng)出水口壓力小于0bar或大于10bar時(shí)輸出供水壓力傳感器故障預(yù)警信號(hào)；回水壓力傳感器故障預(yù)警：當(dāng)入水口壓力小于0bar或大于10bar時(shí)輸出回水壓力傳感器故障預(yù)警信號(hào)；加熱器故障預(yù)警：當(dāng)加熱器過(guò)載反饋斷開(kāi)，即相應(yīng)的輸入IO口輸入為1時(shí)輸出加熱器故障預(yù)警信號(hào)；

5)故障計(jì)算：供水溫度傳感器故障：當(dāng)出水口溫度小于-30℃或大于100℃或出水口與入水口溫度差值大于10℃時(shí)輸出供水溫度傳感器故障；出水口超高溫：出水口溫度大于出水口過(guò)溫故障閾值時(shí)輸出故障信號(hào)，出水口過(guò)溫故障閾值默認(rèn)60度；出水口超高壓：出水口壓力大于過(guò)壓故障閾值時(shí)輸出故障信號(hào)，過(guò)壓故障閾值默認(rèn)5.5bar；出水口超低壓：出水口壓力小于欠壓故障閾值時(shí)輸出故障信號(hào)，欠壓故障閾值默認(rèn)1.5bar；入水口超低壓：入水口壓力小于欠壓故障閾值時(shí)輸出故障信號(hào)，欠壓故障閾值默認(rèn)0.2bar；主循環(huán)水泵故障：當(dāng)水泵過(guò)載反饋斷開(kāi)，即相應(yīng)的輸入IO口輸入為1時(shí)輸出水泵故障信號(hào)；水泵反轉(zhuǎn)故障：水泵反轉(zhuǎn)時(shí)入水口壓力大于出水口，當(dāng)壓差小于壓差閾值時(shí)輸出故障信號(hào)，壓差閾值默認(rèn)0.5bar；

本實(shí)用新型主要應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電變流器中，可以避免變流器在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的極端高低溫現(xiàn)象，從而保證其正常穩(wěn)定運(yùn)行。