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CAN总线在风力发电控制系统中的应用

导读: 本文提出一种基于can总线架构的风力发电控制系统。控制系统中各模块之间通过can总线实时交换数据,实现主控系统及各控制节点间的实时通信与数据交换。

  1  引言

  风力发电机组的控制系统是综合性控制系统,控制系统不仅要监视机组运行参数,对机组进行并网与脱网控制,而且还要根据风速与风向的变化,对机组进行优化控制。CAN总线是一种支持分布式控制系统和实时性控制的串行通信网络。其以多主机方式工作,通信速率可达1mbps。

  can总线的上述特点正适用于风力发电机控制系统的独特要求,因此,本文提出一种基于can总线架构的风力发电控制系统。控制系统中各模块之间通过can总线实时交换数据,实现主控系统及各控制节点间的实时通信与数据交换。文章在分析了can协议及can独立控制器sja1000工作原理和读写逻辑的基础上,设计了can接口,给出了硬件原理图,分析了can通讯程序流程及系统中信号和控制指令的通讯帧格式。另外,本文还给出了基于嵌入式qt的应用程序的设计方案。

  2  系统结构与功能

  本文基于分散控制系统理念,针对双馈型变速恒频风力发电机组设计控制系统。双馈型风电机组控制系统基本结构如图1所示。

 双馈型风电机组控制系统基本结构

  图1  双馈型风电机组控制系统基本结构

  主控制器选用32位嵌入式处理器at91rm9200,通过硬件设计扩展外围can接口,实现与其它节点的通信。同时外接带触摸屏的lcd显示器,监控界面利用嵌入式qt设计,对整个机组实时监控。主控制器通过以太网与风电场控制中心通信。变流器控制采用双pwm控制方式,即由两个dsp生成pwm信号,电机侧部分负责电机励磁控制,网侧负责并网控制;两模块均基于tms320f2812设计,通过其自带的ecan接口与主控制器及其它节点通信。变桨控制系统同样基于arm(at91rm9200)设计,扩展can接口实现通信。变桨控制器和变频控制器通过i/o通道采集接收各传感器数据,并进行相关计算与判断,输出控制信号,实现智能分散控制,同时向主控制器发送机组参数并接收主控命令。整体结构框图如图2。

风力发电机组控制系统的整体结构

  图2  风力发电机组控制系统整体结构

  主控制器位于地面控制柜,变桨控制器位于机舱控制柜,变频控制器分电机侧和网侧两部分,位于地面控制柜。模块与模块之间can总线信号经光电转换后使用光纤连接。

 

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