一種寬溫型風(fēng)電機(jī)組主控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種寬溫型風(fēng)電機(jī)組主控系統(tǒng)，包括PLC控制器、電源模塊、IO模塊、終端模塊、三相電測量模塊、編碼器接口模塊及安全鏈模塊，所述各模塊采用的芯片為工業(yè)等級芯片，可以適應(yīng)范圍為-40℃-70℃的工作溫度。本實用新型的風(fēng)電機(jī)組主控系統(tǒng)，適應(yīng)工作環(huán)境溫度范圍廣，實時性和穩(wěn)定性優(yōu)良且安全性高，滿足國內(nèi)環(huán)境的需要。
【專利說明】—種寬溫型風(fēng)電機(jī)組主控系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及風(fēng)電【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種寬溫型風(fēng)電機(jī)組主控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)力發(fā)電是21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ男履茉串a(chǎn)品，是新能源發(fā)展的重點。風(fēng)力發(fā)電主控系統(tǒng)控制整個風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的正常運轉(zhuǎn)，是風(fēng)力發(fā)電的心臟。
[0003]國內(nèi)的風(fēng)力發(fā)電主控系統(tǒng)主要是國外產(chǎn)品，應(yīng)用溫度范圍多是0-50°C，在我國的北方地區(qū)，經(jīng)常出現(xiàn)在極端低溫時無法啟動和高溫時報警故障等問題，極大影響了風(fēng)電機(jī)組的利用率；而且進(jìn)口主控系統(tǒng)多采用WinCE系統(tǒng)，實時性和穩(wěn)定性在工業(yè)控制方面較差；此外，進(jìn)口主控系統(tǒng)的安全鏈模塊與主控系統(tǒng)的其他模塊使用同一供電電源和內(nèi)部總線，安全性較差。
[0004]自主研發(fā)滿足適應(yīng)中國環(huán)境要求的寬溫型主控系統(tǒng)，進(jìn)行風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)的國產(chǎn)化，可提高風(fēng)電機(jī)組可利用率，促使風(fēng)電機(jī)組制造企業(yè)技術(shù)進(jìn)步，提高國內(nèi)企業(yè)、乃至整個中國風(fēng)電行業(yè)的競爭力。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型的目的是提供寬溫型風(fēng)電機(jī)組主控系統(tǒng)，使得風(fēng)電機(jī)組適應(yīng)的工作環(huán)境溫度范圍較大，從而克服在我國部分地區(qū)極端溫度下風(fēng)電機(jī)組常常不能正常工作的不足。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案:
[0007]一種寬溫型風(fēng)電機(jī)組主控系統(tǒng)，包括PLC控制器、電源模塊、IO模塊、終端模塊、三相電測量模塊、編碼器接口模塊及安全鏈模塊，所述PLC控制器、電源模塊、IO模塊、終端模塊、三相電測量模塊、編碼器接口模塊及安全鏈模塊采用的芯片均為工業(yè)等級芯片。
[0008]進(jìn)一步地,所述PLC控制器采用VxWorks操作系統(tǒng)。
[0009]進(jìn)一步地，所述安全鏈模塊獨立于所述主控系統(tǒng)的其他部分，且安全鏈模塊的輸入信號來源于互相串聯(lián)的以下各觸點:機(jī)艙內(nèi)緊急停機(jī)按鈕、塔架底部緊急停機(jī)按鈕、超速模塊觸點、振動觸點、變槳系統(tǒng)觸點、三相電測量模塊過功率觸點、變流器安全鏈觸點和扭纜觸點，所述安全鏈模塊的輸出信號連接變槳系統(tǒng)的緊急順槳接觸器。
[0010]進(jìn)一步地，所述電源模塊、IO模塊、終端模塊有三組；所述PLC控制器，第一組的電源模塊、IO模塊、終端模塊和三相電測量模塊位于風(fēng)電機(jī)組塔底；其中，所述PLC控制器與第一組的電源模塊、IO模塊和終端模塊通過IBUS總線進(jìn)行通訊，所述PLC控制器與三相電測量模塊通過Profibus總線進(jìn)行通訊；所述第二、三組的電源模塊、IO模塊、終端模塊，編碼器接口模塊、安全鏈模塊設(shè)置在風(fēng)電機(jī)組的機(jī)艙內(nèi)，且所述機(jī)艙內(nèi)還設(shè)置有與第二組的電源模塊、IO模塊、終端模塊通過IBUS總線進(jìn)行通訊的數(shù)字量從站接口模塊，以及與第三組的電源模塊、IO模塊、終端模塊及編碼器接口模塊通過IBUS總線進(jìn)行通訊的模擬量從站接口模塊，且所述數(shù)字量從站接口模塊、模擬量從站接口模塊的芯片均為工業(yè)等級芯片；所述塔底內(nèi)的PLC控制器與機(jī)艙內(nèi)的數(shù)字量從站接口模塊、模擬量從站接口模塊通過光電轉(zhuǎn)換模塊及Profibus總線通訊連接。
[0011]由于采用上述技術(shù)方案，本實用新型至少具有以下優(yōu)點:
[0012](I)由于各模塊采用的芯片均能達(dá)到工業(yè)等級要求，保證主控系統(tǒng)在_40°C -70°C能夠正常工作，優(yōu)于現(xiàn)在所使用的進(jìn)口主控系統(tǒng)，可滿足中國北方地區(qū)的應(yīng)用。
[0013](2)由于PLC控制器米用VxWorks操作系統(tǒng)，強(qiáng)實時搶占式操作系統(tǒng)，穩(wěn)定可靠，在工業(yè)控制方面，實時性和穩(wěn)定性要優(yōu)于采用WinCE系統(tǒng)的進(jìn)口主控系統(tǒng)。
[0014](3)由于采用安全等級SIL3的安全鏈模塊，安全鏈模塊與主控系統(tǒng)的其他模塊硬件獨立，一旦各種與安全相關(guān)的異常，可立刻將風(fēng)機(jī)切換至安全模式，控制變槳系統(tǒng)進(jìn)行緊急順槳，保證了風(fēng)電機(jī)組具有最高的安全性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]上述僅是本實用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實用新型的技術(shù)手段，以下結(jié)合附圖與【具體實施方式】對本實用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0016]圖1是本實用新型的寬溫型風(fēng)電機(jī)組主控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)拓?fù)涫疽鈭D。
【具體實施方式】
[0017]請參閱圖1所示，以1.5MW風(fēng)機(jī)的主控系統(tǒng)為例，本實用新型的一種寬溫型風(fēng)電機(jī)組主控系統(tǒng)，根據(jù)安裝位置和負(fù)載均衡，將主控系統(tǒng)分為塔底部分和機(jī)艙部分，利用光電轉(zhuǎn)換模塊，塔底部分和機(jī)艙部分通過光纖進(jìn)行通訊。
[0018]其中，塔底部分包括PLC控制器，24V電源模塊、IO模塊、終端模塊、三相電測量模塊等，PLC控制器與24V電源模塊、IO模塊、終端模塊等通過IBUS總線進(jìn)行通訊，與三相電測量模塊和位于塔底主控系統(tǒng)外部的變流器通過Profibus總線進(jìn)行通訊，其中PLC控制器為Profibus通訊主站,三相電測量模塊和變流器為profibus通訊從站。各模塊內(nèi)部通過IBUS進(jìn)行通訊。
[0019]機(jī)艙部分包括從站接口模塊，24V電源模塊、IO模塊、終端模塊、編碼器接口模塊和安全鏈模塊等，從站接口模塊與24V電源模塊、IO模塊、終端模塊和編碼器接口模塊等通過IBUS總線進(jìn)行通訊，光電轉(zhuǎn)換模塊與從站接口模塊及位于機(jī)艙主控系統(tǒng)外部的變槳系統(tǒng)通過Profibus總線進(jìn)行通訊，其中數(shù)字量從站接口模塊、模擬量從站接口模塊和變槳系統(tǒng)分別是profibus通訊從站。各模塊內(nèi)部通過IBUS進(jìn)行通訊。
[0020]主控系統(tǒng)中決定溫度使用范圍的主要是所采用的芯片，上述各個模塊(PLC控制器、24V電源模塊、IO模塊、終端模塊、三相電測量模塊、編碼器接口模塊、安全鏈模塊、數(shù)字量從站接口模塊及模擬量從站接口模塊)采用的芯片均能達(dá)到工業(yè)等級要求，保證主控系統(tǒng)在_40°C -70°C能夠正常工作，優(yōu)于現(xiàn)在所使用的進(jìn)口主控系統(tǒng)，可滿足中國所有地區(qū)的應(yīng)用。
[0021 ] 進(jìn)一步地，本實用新型的主控系統(tǒng)中的PLC控制器采用VxWorks操作系統(tǒng)，該系統(tǒng)為強(qiáng)實時搶占式操作系統(tǒng)，穩(wěn)定可靠，在工業(yè)控制方面，實時性和穩(wěn)定性要優(yōu)于采用WinCE系統(tǒng)的進(jìn)口主控系統(tǒng)。
[0022]安全鏈模塊用于觸發(fā)緊急停機(jī)，其輸入由硬件實現(xiàn)，安全鏈模塊的輸入信號來源于互相串聯(lián)的以下各觸點(接觸器):機(jī)艙內(nèi)緊急停機(jī)按鈕、塔架底部緊急停機(jī)按鈕、超速模塊觸點、振動觸點(接觸器)、變槳系統(tǒng)觸點(接觸器)、三相電測量模塊過功率觸點、變流器安全鏈觸點和扭纜觸點。
[0023]安全鏈模塊與主控系統(tǒng)的其他模塊硬件獨立。安全鏈的所有輸入信號直接取自各安全鏈相應(yīng)的觸點，當(dāng)安全鏈所有觸點均閉合的時候，安全鏈模塊的輸出為高電平，只要有一個安全鏈的觸點斷開，安全鏈模塊的輸出就變?yōu)榈碗娖?。安全鏈模塊輸出直接控制使變槳系統(tǒng)緊急順槳的接觸器，安全鏈模塊輸出為低電平時，對應(yīng)的控制變槳系統(tǒng)緊急順槳的接觸器斷開，使控制變槳系統(tǒng)緊急順槳的信號變?yōu)榈碗娖?，變槳系統(tǒng)進(jìn)行緊急順槳操作，實現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組安全停機(jī)。觸點與主控系統(tǒng)的其他模塊沒有邏輯上的控制關(guān)系，保證了風(fēng)電機(jī)組具有最聞的安全性。
[0024]由于采用了以上技術(shù)方案，本實用新型的寬溫型風(fēng)電機(jī)組主控系統(tǒng)，適應(yīng)的工作環(huán)境溫度范圍廣，實時性和穩(wěn)定性優(yōu)良且安全性高。
[0025]以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式上的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許簡單修改、等同變化或修飾，均落在本實用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種寬溫型風(fēng)電機(jī)組主控系統(tǒng)，包括PLC控制器、電源模塊、IO模塊、終端模塊、三相電測量模塊、編碼器接口模塊及安全鏈模塊，其特征在于，所述PLC控制器、電源模塊、IO模塊、終端模塊、三相電測量模塊、編碼器接口模塊及安全鏈模塊采用的芯片均為工業(yè)等級芯片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬溫型風(fēng)電機(jī)組主控系統(tǒng)，其特征在于，所述PLC控制器采用Vxfforks操作系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬溫型風(fēng)電機(jī)組主控系統(tǒng)，其特征在于，所述安全鏈模塊獨立于所述主控系統(tǒng)的其他部分，且安全鏈模塊的輸入信號來源于互相串聯(lián)的以下各觸點:機(jī)艙內(nèi)緊急停機(jī)按鈕、塔架底部緊急停機(jī)按鈕、超速模塊觸點、振動觸點、變槳系統(tǒng)觸點、三相電測量模塊過功率觸點、變流器安全鏈觸點和扭纜觸點，所述安全鏈模塊的輸出信號連接變槳系統(tǒng)的緊急順槳接觸器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的寬溫型風(fēng)電機(jī)組主控系統(tǒng)，其特征在于，所述電源模塊、IO模塊、終端模塊有三組； 所述PLC控制器,第一組的電源模塊、IO模塊、終端模塊和三相電測量模塊位于風(fēng)電機(jī)組塔底；其中，所述PLC控制器與第一組的電源模塊、IO模塊和終端模塊通過IBUS總線進(jìn)行通訊，所述PLC控制器與三相電測量模塊通過Profibus總線進(jìn)行通訊； 所述第二、三組的電源模塊、IO模塊、終端模塊，編碼器接口模塊和安全鏈模塊設(shè)置在風(fēng)電機(jī)組的機(jī)艙內(nèi)，且所述機(jī)艙內(nèi)還設(shè)置有與第二組的電源模塊、IO模塊、終端模塊通過IBUS總線進(jìn)行通訊的數(shù)字量從站接口模塊，以及與第三組的電源模塊、IO模塊、終端模塊及編碼器接口模塊通過IBUS總線進(jìn)行通訊的模擬量從站接口模塊，且所述數(shù)字量從站接口模塊、模擬量從站接口模塊的芯片均為工業(yè)等級芯片； 所述塔底內(nèi)的PLC控制器與機(jī)艙內(nèi)的數(shù)字量從站接口模塊、模擬量從站接口模塊通過光電轉(zhuǎn)換模塊及Profibus總線通訊連接。
【文檔編號】F03D7/00GK203383980SQ201320440714
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月23日
【發(fā)明者】李永戰(zhàn), 劉昊, 胡宗岳, 董健 申請人:國電聯(lián)合動力技術(shù)有限公司