兆瓦级风电机组通信系统研究

发布时间:2019-10-11 22:17
【摘要】:风能作为一种清洁的可再生能源,已经成为我国实现能源战略结构调整重要手段和途径。近年来,风电在我国得到了快速发展,然而在国内风电市场上,风力发电的核心技术与整机部件主要依赖于国外。特别是大型风机PLC控制系统,几乎完全被国外厂商垄断。在此背景下,研发具有自主知识产权的大型风机PLC控制系统对提高我国风机核心技术与整机部件国产化率具有十分重要的意义。 本文结合湘电风能有限公司的“MW级风机PLC控制器”国产化项目,对整个风机控制系统的通信方案进行了详细分析,并遵循数据的分布式采集和集中处理的设计理念,提出了一种全网络架构的开放式PLC通信系统解决方案。 在系统硬件设计过程中,采用模块化的设计思路,整个系统基于FPGA和W5100的网络子模块构成。主控制模块作为系统的核心,采用了PowerPC和FPGA的主从处理器模式,实现了数据的分工处理,克服了以往单CPU工作时系统资源占用率过高的问题。系统对外拓展了CAN、RS232、USB等通信接口,便于系统调试和外部控制设备的接入等。 本文重点对模块内部的数据通信链路和通信协议进行了设计;为了满足风机对变频设备的通信控制需求,系统实现了CANopen主站通信协议功能;针对风机轮毂变桨控制的需求,设计了基于IP-CAN协议的远程CANopen从站;针对风机控制系统的监控需求,提出了基于Modbus/TCP通信协议的远程SCADA系统和基于ONC/RPC通信协议的HMI系统。本文对上述通信协议进行实现的同时,在风机模拟环境下进行了相关试验。通过试验表明,系统各部分通讯正常且能长期稳定运行。
【图文】:

结构图,风机控制系统,结构图


通过现场总线与变流系统和机舱控制系统进行实时通信,同时对外的总线接口,以满足风机状态监控的需求。舱远程 IO 控制系统主要负责采集温度、风速和风向等信号,通过递给主控制器,实现风机的偏航、解缆等功能。此外机舱远程 IO 站机舱油泵、风扇等,,使风机工作在最佳状态。毂控制系统位于风机轮毂内,它包括一个六边形箱体,三个分开的部分负责一个叶片控制。其主要作用是完成轮毂远程变桨控制,轮毂紧急变桨控制等。其中紧急变桨控制是通过紧急电池箱提供的电源完

内部通信系统,风机,总线


该方案采用 FSMC 作为本地的数据访两种总线并存的模式,系统结构比较复利于后期的工业产品化生产。基于全网络架构的风机内部通信系统设 所示,在系统的每一个模块上增加了一理器专门处理网络上的通信数据包。该所有模块当作一个网络节点,所有的通IO 模块既可以主动上报数据,也可以被5100 的形式构成网络节点,同时提供两一种方法是在 FPGA 上集成了一个 Mic网络包,该方法系统维护简洁,但是限制C 硬核,通过 VHDL 语言对 FPGA 编程提高网络数据包交互速度,但是 VHDL
【学位授予单位】:湘潭大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TM73;TM315

【参考文献】

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本文编号:2547703

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