新型多总线绝对值编码器在风电系统中应用

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1、学兔兔www.xuetutu.coml匐似新型多总线绝对值编码器在风电系统中的应用Anewmulti．busabsoluteencoderusedinwindpowergenerationsystem卜树坡，孟桂芳，程磊BUShu．po，MENGGui．fang，CHENGLei(苏州工业职业技术学院电子与通信工程系，苏州215104)摘要：绝对值编码器在工业生产中用于检测角度、位置、速度和加速度。本文设计了一种只需单个高精度多码道码盘的多圈绝对值编码器，减少了一个多码道码盘，简化了机械设计难度。

2、同时又设计了基于DSP芯片的数据转换与接口装置，扩展了其应用场合，使其适应不同现场总线的工业应用领域。通过在风电系统中的实际应用，实现了对风电控制系统变桨电机转子旋转速度和位置的精确测量和控制。关键词：多圈绝对值编码器；DSP；协议转换；现场总线；变桨距系统中圈分类号：TH137文献标识码：A文章编号：1009—0134(2ol4)06(上)一0124-04Doi：10．3969／J．issn．1009-0134．2014．06(上)．360引言错误的跳变数据。对于减速齿轮，均采用相同的绝对值编码

3、器因其具有绝对参考零位，重新结构，如图2所示。每个齿轮上带有两道格雷码形上电无需初始化等优点在实际工业生产中广泛用式的码道，以及减速比为4：1的大小两个齿轮，相于角度、位置、速度和加速度等参数的检测，例当于将多圈的码盘分散到多个齿轮上，这样可以如大型施工机械回转台，机器人控制，数控机床节省一个多码道码盘。通过设置相应的光电转换的行程控制以及风电系统变桨电机转子旋转控制电路，即可实现多圈的数据输出。对于可记录圈等⋯。单圈编码器的测量精度及测量范围已经无数为256的编码器，所需的齿轮数由下式得到：法满

4、足现代化工业生产的高精度、高可靠性运行4=256(1)要求，多圈绝对值编码器不仅可以精确测量一周得出：N=4之内的位置，而且可以记录输出轴转过的圈数，／使测量范围扩大到单圈编码器的几百倍甚至上千倍，大大扩展了编码器的应用领域口。随着现场／±总线技术在工业生产中的广泛应用，针对不同总线间的数据协议互不兼容，不同数据协议的设备不能挂接到其它总线网络中去等问题，设计了可实现与同步串行(SSI)通讯协议、PROFIBUS以及MODBUS三种目前应用最为广泛的总线协议相兼图1绝对值编码器结构图容的接口装置。

5、1多圈绝对值编码器的结构形式大齿轮本文设计了一种结构新颖的多圈绝对值编码器，它包括单圈绝对值编码器和多个带有两个码道小齿轮的减速齿轮。单圈绝对值编码器的结构原理如图1所示，由码盘，光源，光电器件和遮光板组成。在一个码盘上，刻有规则的多个码道，从抗干扰(a)齿轮示意图(b)各齿轮位置示意图的角度考虑，采用格雷码的编码格式，其主要优图2新型编码器结构原理图点是输出数字量每次只跳变一位，因此可检测出格雷码是一种具有反射特性和循环特性的单收稿日期：2014-02-10基金项目：苏州市科学技术局应用基础研究

6、计划项目(SYG201248)作者简介：树坡(1963一)，男，哈尔滨人，教授级高级工程师，主要研究方向为控制工程技术。[124]第36卷第6期2014-06(上)学兔兔www.xuetutu.com务I匐出步自补码，属于可靠性编码，是一种错误最小化数据包括起始帧、地址帧、功能码和数据帧以及的编码方式，如表1所示。CRC校验帧。每一帧数据的通讯协议采用ASICII表1几种自然二进制码与格雷码的对照中定义的通用串行通讯协议，包括一个起始位，一个停止位，8个数据位，一个奇偶校验位，传送波特率在1200

7、～38400之间可选。其中地址帧用于标识请求的从站位置，功能码用于表明请求类型，数据帧用于传送具体数据或者控制命令。PROFIBUS是一种不依赖于厂家的开放式总线标准，采用多主从结构，具有可靠性高、性能高、实时性好及其独特的设计等优点。本装置采用PROFIBUS—DP协议，报文数据规范包括起始区、该新型结构一方面实现了位置的多圈不重复地址区和数据区。起始区表明数据的起始，地址区测量，还节省了一个多码道码盘，简化了系统体负责标识访问的设备，数据区的数据格式采用PPO1积，降低了系统成本。的数据格式，

8、包含编码器的输出值以及转向、状态等，从站响应数据规范采用相同的形式。2数据接口与协议转换nT所设计的协议转换与数据接口装置工作原理如t1图3所示。装置接收光电编码器发出的数字信号，经整形、校正等信号调理过程后，转换成标准的数据格式，再转换成SSI通讯协议、MODBUS协议以及PROFIBUS协议，在硬件电路中设计各总线的物t2L”—S理接口电路，即可实现编码器与多总线的兼容。图4SSI通讯协议时序图码盘输出的数字信号协议3装置设计类型3．1硬件设计及地装置硬件设计如图5所示。其中D