风电变流器数字化温湿度检测控制系统的制作方法

1.本实用新型涉及风电变流器的数字控制技术领域，具体涉及一种风电变流器数字化温湿度检测控制系统。


背景技术：

2.随着风能等清洁能源的大力发展，我国风力发电装机容量一直在增加，对电网的运行影响已不可忽视。风电变流器作为风力发电机组中的核心设备，承担风电机组机械能到电能的转换，其可靠性直接影响整机的利用率，甚至威胁到电网的安全稳定运行。由于风电变流器应用环境复杂多变，包括严寒、潮湿等恶劣环境，因此变流器在启机前均要进行加热、除湿等必要准备工作，一方面解决环境温度过低器件不能可靠工作的问题，另一方面避免湿度太大降低系统的绝缘，引起电气短路故障。通过增加温度、湿度检测装置，控制风电变流器的加热及除湿，可保障风电变流器设备的运行安全。
3.风电变流器中常用的温湿度检测方法为，采用机械式温度控制器以及湿度控制器（如图1所示），达到设定的温度值或者湿度值时给出一个干接点信号，主控制器通过判断该干接点的状态来控制系统的加热及除湿。该方法的主要缺点是不能实时获得柜内的温度和湿度具体数值，而且采样偏差较大，控制精度不高。


技术实现要素：

4.为解决已有技术存在的不足，本实用新型提供了一种风电变流器数字化温湿度检测控制系统，包括依次连接的模拟采集装置、信号控制板及变流器控制器，其中，
5.模拟采集装置与风电变流器连接，用于采集风电变流器的温湿度数据；
6.信号控制板与模拟采集装置通过50针排线连接，用于信号扩展，其上设置有相互信号连接的fpga芯片及dsp芯片，fpga芯片通过iic单数据总线获取模拟采集装置上的温湿度数据并写入内部寄存器，dsp芯片用于周期性读取内部寄存器内的温湿度数据，供变流器控制器启动或停止加热、除湿操作。
7.其中，所述模拟采集装置包括模拟采集板及温湿度传感芯片，温湿度传感芯片焊接在模拟采集板上，温湿度传感芯片选自am2302温湿度传感芯片。
8.其中，dsp芯片与fpga芯片通过16位数据总线通信。
9.其中，信号控制板于fpga芯片及dsp芯片的外周均设置有若干组散热槽，散热槽内设置多个穿设有信号控制板的散热孔。
10.本实用新型提供的风电变流器数字化温湿度检测控制系统，可以有效降低变流器的器件成本，并减少器件之间电缆连接不可靠的问题。全数字化采样还可以提高温湿度检测精度，使变流器柜内温度、湿度控制更为精确，提高了变流器的加热效率和整机利用率。精准的温湿度检测控制方法，保证了变流器在严酷环境下的长时间安全稳定运行。
附图说明
11.图1：已有技术的机械式温湿度检测及加热控制方法示意图。
12.图2：本实用新型的风电变流器数字化温湿度检测控制系统的整体逻辑架构图。
13.图3：本实用新型所采用的iic单总线通信协议。
14.图4：本实用新型的dsp芯片访问fpga芯片的内存接口图。
15.图5：本实用新型的fpga芯片/dsp芯片的俯视图。
具体实施方式
16.为了对本实用新型的技术方案及有益效果有更进一步的了解，下面结合附图详细说明本实用新型的技术方案及其产生的有益效果。
17.为了实现变流器柜内温度、湿度的检测及控制，解决传统机械式温湿度控制器无法准确获取温湿度数值、控制精度差、控制效果不理想的问题，本实用新型提供了一种风电变流器数字化温湿度检测控制系统，通过整体的架构设计实现了精准的温湿度检测控制，保证了变流器在严酷环境下的长时间安全稳定运行。
18.图2为本实用新型的风电变流器数字化温湿度检测控制系统的整体逻辑架构图，如图2所示，本实用新型的风电变流器数字化温湿度检测控制系统，完整的硬件电路板包括依次连接的模拟采集装置、信号控制板及变流器控制器，模拟采集装置即焊接有am2302温湿度传感芯片的模拟采集板，用于负责前端模拟量数据采集，信号控制板与模拟采集板连接，用于负责io信号扩展，信号控制板的控制核心板上焊接有相互信号连接的fpga芯片及dsp芯片，用于负责系统的集中控制，控制核心板可通过插件扣在信号控制板上；模拟采集板与信号控制板之间采用50针排线连接。具体工作时：由am2302温湿度传感器开始实时采样风电变流器的温湿度模拟数据，然后将测量的温湿度数据通过iic总线通信送到fpga芯片，fpga芯片解析接收的数据并通过iic单数据总线将其存储在内部寄存器内；最后由dsp芯片通过emif总线通信方式，较佳的通过16位数据总线通信，周期性读取fpga内部寄存器中的值，从而得到柜内的实时温湿度，进而判断整个变流器系统是否需要执行加热、除湿操作。图3及图4分别为本实用新型所采用的iic单总线通信协议以及，dsp芯片访问fpga芯片的内存接口图。
19.本实用新型中，由电源供电单元（图未视）输出稳定的直流电压（15vdc以及24vdc各一路）给整个硬件电路板供电；如输出24vdc电源一路，接入信号控制板x1端子，输出15vdc电源一路，接入信号控制板x4端子。
20.fpga芯片及dsp芯片为本实用新型的温湿度检测控制系统的核心部件，其主要用于实现数据的采集、计算及判断等，为了保证高频率工作周期下芯片的正常运行，本实用新型于fpga芯片及dsp芯片外周设置相应的散热结构，以延长设备使用寿命，图5为本实用新型的fpga芯片/dsp芯片的俯视图，如图5所示，以fpga芯片为例，本实用新型中，于信号控制板10上环绕fpga芯片20的外周设置有若干组散热槽30，散热槽30内设置多个穿设信号控制板10的散热孔40；同时，fpga芯片20的芯片本体21外边缘环设有硅胶导热层22，且硅胶导热层22沿芯片本体21的四边方向分别设置有四个导热腔23；导热腔23内均支撑设置有若干组铝箔片24；硅胶导热层22未设置有导热腔23的位置均设置多个穿设硅胶导热层22的散热孔25。
21.fpga芯片在使用过程中，芯片本体21产生的热量通过硅胶导热层22向外散出，硅胶导热层22同时提供防振作用，避免芯片本体21被外力损坏；导热腔23及散热孔25的作用均一方面在于节省硅胶导热层22的设置成本，另一方面通过导热腔23与硅胶导热层22交替设置，避免结构芯片本体21在外力作用下由于结构共振产生变形；同时，导热腔23及散热孔25可提高热量沿硅胶导热层22由内而外的传导效率，增加散热效果；最后，导热腔23的设置使其内部可容置铝箔片24以进一步增加fpga芯片的结构强度。
22.本实用新型中，fpga芯片与dsp芯片及模拟采集装置之间的连接线路等，多沿硅胶导热层23未设置导热腔23及铝箔片24的位置布置，以使硅胶导热层22同时起到保护电路的作用。
23.dsp芯片处相应的散热结构及功效与fpga芯片一致，本实用新型在此不多做赘述。
24.本实用新型提供的风电变流器数字化温湿度检测控制系统，可以有效降低变流器的器件成本，并减少器件之间电缆连接不可靠的问题。全数字化采样还可以提高温湿度检测精度，使变流器柜内温度、湿度控制更为精确，解决了传统机械式温湿度控制器无法准确获取温湿度数值、控制精度差、控制效果不理想的问题，提高了变流器的加热效率和整机利用率。精准的温湿度检测控制方法，保证了变流器在严酷环境下的长时间安全稳定运行，同时可以有效降低器件成本，节省安装空间。
25.虽然本实用新型已利用上述较佳实施例进行说明，然其并非用以限定本实用新型的保护范围，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围之内，相对上述实施例进行各种变动与修改仍属本实用新型所保护的范围，因此本实用新型的保护范围以权利要求书所界定的为准。