基于嵌入式平台的风力发电主控系统控制器开发

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1、基于嵌入式平台的风电机组主控系统控制器的开发秦成虎，王斌，董胜刚，沙玉婷（国电南京自动化股份有限公司，南京，210003）摘要：以兆瓦级双馈风力发电机组为控制对象，基于嵌入式计算机技术、网络技术及图形组态技术，开发出适用于风力发电机组的主控系统控制器；并针对风电机组控制器标准所提出的安全链系统的要求，设计了控制器的安全链结点，包括了安全链结点的硬件电路设计和软件逻辑设计。最终设计完成的控制器，通过相应的配置修改，可广泛应用于不同类型的风力发电机组的控制。关键词：风力发电机组，主控系统，图形组态，控制器，安全链结点TheDevelopmentofWin

2、dTurbinemastercontrolsystemcontrollerbasedonembeddedplatformQINGChenhu，WANGBin，DONGShengang，SHAYuting(GUODIANNANJINGAUTOMATIONCO..LTD,Nanjing,210003)Abstract:WithMWdoubly-fedwindpowergeneratorsastheobjectofcontrol,basedonembeddedcomputertechnology,networktechnologyandgraphicsco

3、nfigurationtechnologytodevelopawindturbinemastercontrolsystemcontroller;Accordingtothechainsystemrequirements, whichismentionedinwindturbinecontrollerstandard,thecontrollerdesignofsafetychainnode,includinghardwarecircuitandsoftwarelogicaldesign.Finally,thecontrollerisdesignedby

4、thecorresponding configurationchanges,canbewidelyusedindifferenttypesofwind turbinegeneratorsystem.Keywords:WindTurbineGeneratorSystem，Mastercontrollersystem，Controller，graphicsconfiguration，safetychainnode0.引言当前国内兆瓦级风电机组，整机组装基本实现了国产化，在国产化率政策要求的推动和扶持下得到持续的提升，其中诸如叶片、齿轮箱、发电机、轴承、塔

5、筒、机舱罩等电气和机械部件已经能完全替代国外产品。但作为风电机组可靠稳定运行核心的电控系统（包括机组主控系统、变频系统和变浆系统）尚不能迅速国产化。其中主控系统国内整机厂家或是保持了所引进原型机的原配系统，或是在进口风电专用PLC基础上进行控制策略的应用。由于国内风电行业总体处于起步阶段，各配套部件厂家的设备性能需要通过长时间运行进行磨合和提高，可靠性程度仍然需要不断提高，因此采用原配系统的风机主控维护成本居高不下，采用进口风电专用PLC的主控系统因为核心部件的局限性使得在运行过程中无法很好地根据机组实际运行状态进行控制策略的优化和完善，从而给机组长

6、期运行的稳定可靠性带来了不便。同时随着国内风电场总装机容量的持续扩大,风场等级已经从50MW规模上升到200MW乃至300MW规模,风机控制系统已经不局限于所属风机的控制,而是要涉及到整个风场功率动态分配的范畴,从而对机组控制系统提出了新的要求[1]。总之，开发出具有自主知识产权的主控系统显得十分必要，特别是作为主控系统核心的控制器部分。0.主控系统组成风电机组主控系统由以下五部分组成：1)主控制器及其逻辑控制软件2)IO模件3)安全链系统4)电气柜体5)HMI人机界面主控系统能够通过主控制器的配置、逻辑软件的调整、IO模件的组合、主控系统柜体的电气

7、配合和HMI的组态调整，实现各类机组的状态监控、变频系统控制、变桨系统控制、偏航系统控制、齿轮箱监视、发电机监视、液压站监视、安全链等其他设备的监视；实现实时数据、功率曲线、历史事件的显示；实现故障状态监控；实现仿真调试等功能。主控系统典型配置图如图1所示：图1风电机组主控系统典型配置图主控制器的开发在分析被控对象的结构、运行规律、运行环境的基础上进行设计。针对风电机组测点分布特性和运行维护的方便性的要求，主控制器安装在塔底控制器机架；IO模件同时安装在塔底控制器机架和机舱扩展机架；塔底和机舱都配有就地HMI人机界面，便于人员调试；塔底和机舱都带有电

8、气柜体，用于安装主控制器、IO模件和HMI，同时还包括了安全链系统的布置。机舱扩展机架安装主通信模件、第三方