一種寬溫型風電機組主控系統的製作方法
2023-10-18 04:53:44 1
一種寬溫型風電機組主控系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種寬溫型風電機組主控系統，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，所述各模塊採用的晶片為工業等級晶片，可以適應範圍為-40℃-70℃的工作溫度。本實用新型的風電機組主控系統，適應工作環境溫度範圍廣，實時性和穩定性優良且安全性高，滿足國內環境的需要。
【專利說明】—種寬溫型風電機組主控系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及風電【技術領域】，特別是涉及一種寬溫型風電機組主控系統。
【背景技術】
[0002]風力發電是21世紀最具發展潛力的新能源產品，是新能源發展的重點。風力發電主控系統控制整個風力發電機組的正常運轉，是風力發電的心臟。
[0003]國內的風力發電主控系統主要是國外產品，應用溫度範圍多是0-50°C，在我國的北方地區，經常出現在極端低溫時無法啟動和高溫時報警故障等問題，極大影響了風電機組的利用率；而且進口主控系統多採用WinCE系統，實時性和穩定性在工業控制方面較差；此外，進口主控系統的安全鏈模塊與主控系統的其他模塊使用同一供電電源和內部總線，安全性較差。
[0004]自主研發滿足適應中國環境要求的寬溫型主控系統，進行風機控制系統的國產化，可提高風電機組可利用率，促使風電機組製造企業技術進步，提高國內企業、乃至整個中國風電行業的競爭力。
實用新型內容
[0005]本實用新型的目的是提供寬溫型風電機組主控系統，使得風電機組適應的工作環境溫度範圍較大，從而克服在我國部分地區極端溫度下風電機組常常不能正常工作的不足。
[0006]為實現上述目的，本實用新型採用如下技術方案:
[0007]一種寬溫型風電機組主控系統，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採用的晶片均為工業等級晶片。
[0008]進一步地,所述PLC控制器採用VxWorks作業系統。
[0009]進一步地，所述安全鏈模塊獨立於所述主控系統的其他部分，且安全鏈模塊的輸入信號來源於互相串聯的以下各觸點:機艙內緊急停機按鈕、塔架底部緊急停機按鈕、超速模塊觸點、振動觸點、變槳系統觸點、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的緊急順槳接觸器。
[0010]進一步地，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於風電機組塔底；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總線進行通訊，所述PLC控制器與三相電測量模塊通過Profibus總線進行通訊；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、安全鏈模塊設置在風電機組的機艙內，且所述機艙內還設置有與第二組的電源模塊、IO模塊、終端模塊通過IBUS總線進行通訊的數字量從站接口模塊，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總線進行通訊的模擬量從站接口模塊，且所述數字量從站接口模塊、模擬量從站接口模塊的晶片均為工業等級晶片；所述塔底內的PLC控制器與機艙內的數字量從站接口模塊、模擬量從站接口模塊通過光電轉換模塊及Profibus總線通訊連接。
[0011]由於採用上述技術方案，本實用新型至少具有以下優點:
[0012](I)由於各模塊採用的晶片均能達到工業等級要求，保證主控系統在_40°C -70°C能夠正常工作，優於現在所使用的進口主控系統，可滿足中國北方地區的應用。
[0013](2)由於PLC控制器米用VxWorks作業系統，強實時搶佔式作業系統，穩定可靠，在工業控制方面，實時性和穩定性要優於採用WinCE系統的進口主控系統。
[0014](3)由於採用安全等級SIL3的安全鏈模塊，安全鏈模塊與主控系統的其他模塊硬體獨立，一旦各種與安全相關的異常，可立刻將風機切換至安全模式，控制變槳系統進行緊急順槳，保證了風電機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方案的概述，為了能夠更清楚了解本實用新型的技術手段，以下結合附圖與【具體實施方式】對本實用新型作進一步的詳細說明。
[0016]圖1是本實用新型的寬溫型風電機組主控系統結構拓撲示意圖。
【具體實施方式】
[0017]請參閱圖1所示，以1.5MW風機的主控系統為例，本實用新型的一種寬溫型風電機組主控系統，根據安裝位置和負載均衡，將主控系統分為塔底部分和機艙部分，利用光電轉換模塊，塔底部分和機艙部分通過光纖進行通訊。
[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總線進行通訊，與三相電測量模塊和位於塔底主控系統外部的變流器通過Profibus總線進行通訊，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。各模塊內部通過IBUS進行通訊。
[0019]機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總線進行通訊，光電轉換模塊與從站接口模塊及位於機艙主控系統外部的變槳系統通過Profibus總線進行通訊，其中數字量從站接口模塊、模擬量從站接口模塊和變槳系統分別是profibus通訊從站。各模塊內部通過IBUS進行通訊。
[0020]主控系統中決定溫度使用範圍的主要是所採用的晶片，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、數字量從站接口模塊及模擬量從站接口模塊)採用的晶片均能達到工業等級要求，保證主控系統在_40°C -70°C能夠正常工作，優於現在所使用的進口主控系統，可滿足中國所有地區的應用。
[0021 ] 進一步地，本實用新型的主控系統中的PLC控制器採用VxWorks作業系統，該系統為強實時搶佔式作業系統，穩定可靠，在工業控制方面，實時性和穩定性要優於採用WinCE系統的進口主控系統。
[0022]安全鏈模塊用於觸發緊急停機，其輸入由硬體實現，安全鏈模塊的輸入信號來源於互相串聯的以下各觸點(接觸器):機艙內緊急停機按鈕、塔架底部緊急停機按鈕、超速模塊觸點、振動觸點(接觸器)、變槳系統觸點(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的其他模塊硬體獨立。安全鏈的所有輸入信號直接取自各安全鏈相應的觸點，當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為低電平。安全鏈模塊輸出直接控制使變槳系統緊急順槳的接觸器，安全鏈模塊輸出為低電平時，對應的控制變槳系統緊急順槳的接觸器斷開，使控制變槳系統緊急順槳的信號變為低電平，變槳系統進行緊急順槳操作，實現風電機組安全停機。觸點與主控系統的其他模塊沒有邏輯上的控制關係，保證了風電機組具有最聞的安全性。
[0024]由於採用了以上技術方案，本實用新型的寬溫型風電機組主控系統，適應的工作環境溫度範圍廣，實時性和穩定性優良且安全性高。
[0025]以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，並非對本實用新型作任何形式上的限制，本領域技術人員利用上述揭示的技術內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範圍內。
【權利要求】
1.一種寬溫型風電機組主控系統，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，其特徵在於，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採用的晶片均為工業等級晶片。
2.根據權利要求1所述的寬溫型風電機組主控系統，其特徵在於，所述PLC控制器採用Vxfforks作業系統。
3.根據權利要求1所述的寬溫型風電機組主控系統，其特徵在於，所述安全鏈模塊獨立於所述主控系統的其他部分，且安全鏈模塊的輸入信號來源於互相串聯的以下各觸點:機艙內緊急停機按鈕、塔架底部緊急停機按鈕、超速模塊觸點、振動觸點、變槳系統觸點、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的緊急順槳接觸器。
4.根據權利要求1-3任一項所述的寬溫型風電機組主控系統，其特徵在於，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於風電機組塔底；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總線進行通訊，所述PLC控制器與三相電測量模塊通過Profibus總線進行通訊； 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置在風電機組的機艙內，且所述機艙內還設置有與第二組的電源模塊、IO模塊、終端模塊通過IBUS總線進行通訊的數字量從站接口模塊，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總線進行通訊的模擬量從站接口模塊，且所述數字量從站接口模塊、模擬量從站接口模塊的晶片均為工業等級晶片； 所述塔底內的PLC控制器與機艙內的數字量從站接口模塊、模擬量從站接口模塊通過光電轉換模塊及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 優先權日:2013年7月23日
【發明者】李永戰, 劉昊, 胡宗嶽, 董健 申請人:國電聯合動力技術有限公司