光纤通信在风力发电系统中应用

《光纤通信在风力发电系统中应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学兔兔www.xuetutu.com第5期(总第180期)机械工程与自动化No．52013年lO月MECHANICALENGINEERING＆AUT()MATI()NOct．文章编号：1672—6413(2013)05-0127-03光纤通信在风力发电系统中的应用精中超，易灵芝，龙辛，黄波。，庞伟，詹俊(1．湘潭大学信息工程学院电气工程系，湖南湘潭411105；2．湘电风能有限公司，湖南湘潭411105；3．长沙优利泰克信息技术有限公司，湖南长沙410000)摘要：光纤通信具有传输距离远、速度快以及抗干

2、扰能力强等特点。针对风电场环境恶劣和电磁干扰大的特点，以及风机控制系统对实时数据的远距离高速稳定传输的要求，将光纤通信应用于大功率风力发电控制系统中。针对国产PLC项目开发的实际情况。详细介绍了基于STM32平台光纤通信的实现。通过现场调试分析，验证了系统数据传输的实时性、可靠性，很好地满足了风机控制系统的要求。关键词：风力发电；光纤通信；STM32；UDP中图分类号：TK83：TN929．11文献标识码：A0引言通过对系统需求的分析，设计了如图1所示的硬风力发电作为一种清洁的可再生能源，同时又是件架构

3、。系统采用STM32FlO3ZC作为主控芯片，通新能源发电技术中最成熟和最具规模开发条件的发电过FSMC总线拓展了W5100网络芯片，实现光纤数方式之一，在世界各地得到迅速发展[1]。据的收发，其中光电转换芯片采用集成的模块[6]。同风力发电控制系统一般分为3部分：塔基控制系时为了保证其余模块能很好地访问到光纤模块上的数统、机舱控制系统和轮毂系统控制[3]。机舱和轮毂之据，系统采用FPGA设计了EthernetCAT底板总线，间一般采用CANopen网络通信，机舱和塔基之间传各模块只需要插在底板上即可实

4、现数据的互相访问。输距离远，传统的通信方式，如RS485、CAN等都受通STM32和FPGA之间同样采用FSMC总线实现数据信距离以及传输频带的限制，无法满足要求，而光纤通的访问。信具有带宽资源丰富、通信容量大、中继距离长等特STM32WS100光~片r-4Tx点，可以保证数据的远距离实时传输，并且对于电磁的Fl03ZC芯抗干扰能力很强，因此对于光纤在机舱和塔基间通信应用的研究是很有必要的[4]。本文以STM32作为控制平台，以光纤为介质，EthtUDP通信协议格式作为塔基和机舱的数据传输方式IcPu模

5、块IIo模块l光纤模块l其他CA开发了光纤通信模块。为了保证风机控制模块能访问底板总线(FPGA)到传输过程中的数据，系统采用FPGA实现了图i系统硬件架构EthernetCAT的主从站结构[5]。1．3软件结构1光纤模块设计和实现1．3．1共享内存空间1．1系统需求在硬件上，系统设计了2kB的共享存储空间。图在风机控制系统中，塔基和机舱之间需要长距离2所示为共享空间划分，将这片空间分为4块。由风传输数据，同时又要求通信网络具有较强的抗干扰能机的控制系统结构可知，只需要交互S2和CAN1区力。根据控制系

6、统的要求，在1ms内，塔基和机舱的域的数据即可。数据至少能交互一次，所以必须在硬件和软件两方面系统硬件设计时，光纤模块预留有4kB的共享空做出改进。间，前面2kB作为只读空间，后面2kB作为只写空1．2硬件结构间。系统进行数据交互时，光纤模块从前面2kB空间*国家“十一五”科技支撑计划项目(2006BAA01A06)收稿日期：2013—03—25；修回日期；2013—04—23作者简介：申超(1987一)，男，湖南邵东人，在读硕士研究生，主要研究方向：新能源发电系统。学兔兔www.xuetutu.com

7、·l28·机械工程与自动化2013年第5期读取数据，打包发送出去，同时，把接收到的数据解析Reserved(1字节)：保留。存人后面2K的空间。对于CPU来说，它读取后面2DataType(1字节)：传输的数据类型，即数据来kB空间的数据进行数据处理，同时把需要输出的数据自或者发往哪一级底板。写入到前面2kB空间。共享内存空间读写访问协议ox01IS．sl—DATA底板1上的数据；ox02ISS2如图3所示。—一DATA底板2上的数据；ox03IS—CAN1塔基(s1)机舱(S2)变频器(CAN1)轮毂

8、(CAN2)一DATACAN的数据；414byte*2414byte*2512byte*2512byte*2ox04ISCAN2—一DATACAN的数据。lf1Data：实际的底板数据。表1数据包格式定义ll光纤、，l塔基(s1)机舱(s2)变频器(CAN1)轮毂(CAN2)414byte*2414byte*2512byrte*2512byte*21．3．3系统配置过程图2共享空间划分示意图如图4所示为配置信息数据流图。具体步骤如下：(1)