专利名称：一种双馈型风电机组整机控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种风力发电机的整机控制，尤其是指一种基于AC500控制器的 兆瓦级双馈型风电机组整机控制系统，主要用来对兆瓦级双馈型风力发电机组进行整机控 制。
背景技术：
近年来随着我国经济的高速增长，全国电力供应紧张的矛盾越来越突出，因此作 为除水电之外，可再生能源开发利用中最成熟、最具规模和最有商业化发展前景的风力发 电近几年来也得到了高速的发展。兆瓦级双馈风力发电机组因发电量大，制作相对要比较 简单，因此双馈型变速恒频风电机组是目前国内外风电市场的主流机型。双馈风机整机控 制系统是双馈机组的核心装备和关键技术之一，它是风电机组运行的"大脑"，完成风电 机组运行控制、状态检测、变速控制、变桨控制、偏航控制、故障处理和诊断，与远程监控系 统接口等风机功能，是整个机组正常可靠运行及实现最佳效率运行的可靠保证，整机控制 系统的性能对整个风电机组的设计、成本以及性能都起到了决定性的影响。现有的双馈风 机整机控制系统主要采用单一的控制系统，即各部分都是单独进行控制的，再将各单元控 制整合在一个箱体内，因此整个控制系统显得十分庞大，而且各部分之间相互干扰比较厉 害，性能不稳定，且基本依赖进口，价格昂贵，相关核心控制软件掌握在外方手中。因此很有 必要对此加以改进。
实用新型内容本实用新型的目的在于就是为了克服现有双馈风机整机控制系统的不足，提供 一种控制功能更完备，性能更稳定可靠，人员操作方便、便于维护的控制系统。根据本实用新型的目的所提出的技术实施方案是一种双馈风机整机控制系统， 包括机舱控制子系统和塔基子系统组成，两个子系统之间主要利用以太网交换机通过以太 网进行信息交换，并与远程监控系统之间通过^ternet进行信息交换；在机舱控制子系统 和塔基子系统中均设有界面一致的操作控制屏，操作控制屏通过RS232接口与控制器进行 信息交换。所述的机舱控制子系统包括风力发电机组整机运行状态控制部分、风叶片桨距角 和发电机转矩(功率)给定闭环调节控制部分、整机状态检测与保护、故障诊断与记录部 分、人机交互接口和与变桨/偏行驱动变频器、功率变流器的通信部分；机舱控制子系统 通过CANOpen总线协议与变桨和偏航驱动变频器通信；通过CAN2. OA自定义总线协议与功 率变流器进行信息交换；通过以太网分别与塔基控制子系统和SCADA系统进行数据交换； 另外，还分别通过RS485/RS232接口与风速仪、操作控制屏通信；通过直接的数字量(模拟 量)I/O通道与现场传感器和控制设备接口。所述的塔基控制子系统包括塔基(包括箱变)状态信号的采集与监视，并通过以 太网与机舱控制子系统进行数据交换，从而实现在塔基对机舱控制子系统的状态监视和操作控制。塔基控制子系统通过以太网交换机与机舱控制子系统和SCADA远程监控系统相 连；通过RS232接口与操作控制屏通信；并通过直接的数字量(模拟量)1/0通道与现场传 感器和控制设备接口。本实用新型特点就是相比现有的风机控制技术，本实用新型集中了各部分综合控 制，简化了整个系统的控制装置，因此提高了风机发电量，消除了风机驱动链谐振，提高了 风机齿轮箱寿命，完全替代了进口的兆瓦级双馈风力机组控制系统。
图1是本实用新型的控制系统网络拓扑图图中1、城市办公室；2、Modem ；3、扩展I/O模块；4、连接管道；5、变桨控制单元； 6、偏航控制单元；7、路由器防火墙；8、塔基控制器；9、机舱控制器；10、操作控制屏；11、I/ 0通道；12、风速仪；13、手提电脑；14、太网交换机；15、太网交换机；16、风电场控制室；17、 机舱控制子系统；18、塔基子系统；19、SCADA远程监控系统；20、I/O单元；21、显示器。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。如附图1所示，本实用新型为一种双馈风机整机控制系统，包括机舱控制子系统 17和塔基子系统18组成，两个子系统之间主要利用以太网交换机14和15通过以太网(光 纤介质)进行信息交换，并与SCADA远程监控系统19之间通过hternet (光纤介质)进行 信息交换。在机舱控制子系统17和塔基子系统18中均设有界面一致的操作控制屏，操作 控制屏通过RS232接口与控制器进行信息交换，以方便各系统的功能调试和整机在现场的 运行维护。机舱控制子系统17内有机舱控制器9，机舱控制器9通过CANOpen总线协议与 变桨控制单元5和偏航控制单元6通信，进行信息交换，同时机舱控制器9通过CAN2. OA自 定义总线协议与变流器控制单元进行信息交换；机舱控制器9通过以太网分别与塔基控制 子系统18和远程监控系统19进行数据交换；另外，机舱控制器9还分别通过RS485/RS232 接口与风速仪12和操作控制屏10通信，并通过直接的数字量(模拟量)I/O通道11与现场 传感器和控制设备接口。在机舱控制器9旁还通过CS31总线与扩展I/O模块3通信。机 舱控制器9通过Khernet与以太网交换机14通信连接。在以太网交换机14设有接口，可 以直接与手提电脑13进行通信。塔基控制子系统18的功能相对简单，其主要实现塔基(包括箱变)状态信号的采 集与监视，并通过以太网与机舱控制子系统17进行数据交换，从而实现在塔基对机舱控制 子系统17的状态监视和操作控制。塔基控制子系统18通过以太网交换机与机舱控制子系 统17和SCADA远程监控系统19相连；通过RS232接口与操作控制屏通信。在基控制子系 统19内分别设有塔基控制器8和路由器防火墙7，塔基控制器8和路由器防火墙7均通过 Ethernet与太网交换机15通信连接；塔基控制器8通过RS232接口与显示器21进行信息 交换，并并通过直接的数字量(模拟量)1/0单元20场传感器和控制设备接口。路由器防 火墙7通过Modem2与hternet (光纤介质)进行信息交换。SCADA远程监控系统19包括一个城市办公室1和一个风电场控制室16，城市办公 室1通过hternet与塔基控制子系统18的Modem通信，进行信息交换；风电场控制室16也是通过hternet与塔基控制子系统18的Modem2通信，进行信息交换。
权利要求1.一种双馈型风电机组整机控制系统，其特征在于包括机舱控制子系统和塔基子系 统组成，两个子系统之间主要利用以太网交换机通过以太网进行信息交换，并与远程监控 系统之间通过^ternet进行信息交换；在机舱控制子系统和塔基子系统中均设有界面一 致的操作控制屏，操作控制屏通过RS232接口与控制器进行信息交换。
2.如权利要求1所述的双馈型风电机组整机控制系统，其特征在于所述的机舱控制 子系统内有机舱控制器；机舱控制器通过以太网分别与塔基控制子系统和远程监控系统进 行数据交换；另外，机舱控制器还分别通过RS485或RS232接口与风速仪和操作控制屏通 信，并通过直接的I/O通道与现场传感器和控制设备接口 ；在机舱控制器旁还通过CS31总 线与扩展I/O模块通信；机舱控制器通过Khernet与太网交换机通信连接。
3.如权利要求2所述的双馈型风电机组整机控制系统，其特征在于所述的塔基控 制子系统实现塔基状态信号的采集与监视，并通过以太网与机舱控制子系统进行数据交 换；塔基控制子系统通过以太网交换机与机舱控制子系统和SCADA远程监控系统相连；通 过RS232接口与操作控制屏通信；在塔基控制子系统内分别设有塔基控制器和路由器防火 墙，塔基控制器和路由器防火墙均通过Khernet与以太网交换机通信连接；塔基控制器通 过RS232接口与显示器进行信息交换，并通过直接的I/O单元场传感器和控制设备接口 ；路 由器防火墙通过Modem与hternet进行信息交换。
4.如权利要求1所述的双馈型风电机组整机控制系统，其特征在于所述的远程监控 系统包括一个城市办公室和一个风电场控制室，城市办公室通过hternet与塔基控制子 系统的Modem通信，进行信息交换；风电场控制室也是通过^ternet与塔基控制子系统的 Modem通信，进行信息交换。
5.如权利要求1所述的双馈型风电机组整机控制系统，其特征在于在以太网交换机 设有接口，可以直接与手提电脑进行通信。
专利摘要一种双馈型风电机组整机控制系统，其特征在于包括机舱控制子系统17和塔基子系统18组成，两个子系统之间主要利用以太网交换机14和15通过以太网(光纤介质)进行信息交换，并与SCADA远程监控系统19之间通过Internet(光纤介质)进行信息交换。在机舱控制子系统17和塔基子系统18中均设有界面一致的操作控制屏，操作控制屏通过RS232接口与控制器进行信息交换，以方便各系统的功能调试和整机在现场的运行维护。
文档编号G05B19/418GK201845210SQ20102003202
公开日2011年5月25日 申请日期2010年1月8日 优先权日2010年1月8日
发明者叶伟, 姚辉, 宋建秀, 张元林, 郭知彼, 郭锐, 陈曦, 陈林, 陈浪平 申请人:南车株洲电力机车研究所有限公司