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1、基于CAN总线通讯的变桨距风力发电控制系统电气传动2007年第37卷第7期基于CAN总线通讯的变桨距风力发电控制系统曹冬宇柴建云李永东伍小杰清华大学摘要:变桨距控制器用于实现功率调节和桨角控制,介绍了液压驱动和电控驱动两种桨距控制系统的不同,然后讨论了CAN总线在风力发电机组桨距控制中应用的可行性。并介绍了一个基于CAN总线设计的液压驱动桨距控制系统的硬件设计、软件流程和功能实现。最后总结了CAN总线在该系统应用的优点。关键词:风力发电机组CAN总线变桨距控制器VariablePitchControllerforWindTurbineBasedonCAN2busCaoDon
2、gyuChaiJianyunLiYongdongWuXiaojieAbstract:Variablepitchcontrollerisusedtorealizethepowerregulationandpitchcontrolofwindtur2bines.Thedifferencebetweentwoschemesofthepitch2controlledsystem,hydrauliccontrolandelectro2motorcontrol,wasdescribed.Subsequently,discussedthefeasibilityofCAN2bususedi
3、nthepitchcontroller.Asanexample,adesignofpitchcontrollerbasedonCAN2buswasalsopresented,withthedescriptionofitshard2waredesign,softwareflowandimplementationofcontrolfunctions.Finally,themeritofCAN2businthissystemwassummarized.Keywords:windturbineCAN2busvariablepitchcontroller器、4象限励磁控制器、变桨距控
4、制器、交互式人1引言机显示界面、远程微机监控界面等构成。风力发电作为目前技术最成熟、效率最高的可再生能源,受到世界各国的普遍重视。经过多年的探索与努力,我国在风力发电机组的发电机、变流器、系统控制等关键技术上相继取得突破。本文主要讨论了风力发电机组中变桨距控制系统的研制与开发中的关键技术,阐述了变桨距控制器的功能结构和软硬件的实现过程,初步构成了控制系统的开发平台,为我国大型变速变桨风力发电控制系统的独立开发奠定了技术基础。2功能与结构并网型风电机组一般由风轮、增速传动机构、偏航机构、发电机、塔架和控制系统等部分组图1风力发电机控制系统图[1]成。考虑风力发电系统布置的特点
5、及控制的要3变桨距控制系统求,控制系统需设计为分布式多微机控制系统。以变速变桨距风力发电控制系统为例,风力发电变桨距控制系统(VPC)对风电机的桨距位置控制系统的系统功能如图1所示,它是由主控制及功率输出控制是实时、分布、传动的系统。该控7电气传动2007年第37卷第7期基于CAN总线通讯的变桨距风力发电控制系统制系统位于机舱内,与地面控制器中的主控制器向右移动到最大位置时,节距角为-5°。在系统正(MMCU)通过CAN总线通讯连接。变桨距控制常工作时,两位三通电磁换向阀a,b,c都通电,液系统可以监测桨距角及风电机的功率输出从而保控单向阀打开,液压缸的位移由电液比例阀换向
6、阀[2]证风电机的正常运行。进行精确控制。在风速低于额定风速时,不论风速变桨距控制系统的主要功能是通过调整桨叶如何变化,电液比例换向阀维持桨叶节距角为3°,节距,改变气流对叶片的攻角,在风力发电机的启考虑到油缸的泄漏,电液比例换向阀进行微调,保动过程提供启动转矩,在风速过高的时候改变风持节距角不变;当风速高于额定风速时,根据输出力发电机获得的空气动力转距,从而保持功率输功率,利用电液比例换向阀精确改变输出流量,从[3]出恒定。而控制桨叶的节距角,使输出功率恒定。变桨距控制技术的发展经历了一段曲折的过程。最初研制的风力发电机组都被设计成可以全桨叶变距的,但是由于设计人员对空气
7、动力特性和运行工况考虑不足,可靠性远不能满足实际要求,灾难性飞车事故不断发生,变桨距控制技术一度被摒弃。随着长期的实践和技术发展,在现代大型风力发电机组设计中,变桨距控制技术重新获得了重视和广泛应用。新型的变桨距控制系统可以使桨叶和整机的负载受力的状况大为改善。同时,变速恒频技术与变桨距控制系统相配合,可[1]以提高机组的发电效率和电能质量。目前商业市场上应用的变桨距执行机构有两图3液压驱动变桨距机构原理简图种:电液伺服调桨机构和电机驱动调桨机构。液压执行机构以其响应频率快、转矩大、便于集中布置4CAN总线简介和集
