一种宽温型风电机组主控系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种宽温型风电机组主控系统，包括PLC控制器、电源模块、IO模块、终端模块、三相电测量模块、编码器接口模块及安全链模块，所述各模块采用的芯片为工业等级芯片，可以适应范围为-40℃-70℃的工作温度。本实用新型的风电机组主控系统，适应工作环境温度范围广，实时性和稳定性优良且安全性高，满足国内环境的需要。
【专利说明】—种宽温型风电机组主控系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及风电【技术领域】，特别是涉及一种宽温型风电机组主控系统。
【背景技术】
[0002]风力发电是21世纪最具发展潜力的新能源产品，是新能源发展的重点。风力发电主控系统控制整个风力发电机组的正常运转，是风力发电的心脏。
[0003]国内的风力发电主控系统主要是国外产品，应用温度范围多是0-50°C，在我国的北方地区，经常出现在极端低温时无法启动和高温时报警故障等问题，极大影响了风电机组的利用率；而且进口主控系统多采用WinCE系统，实时性和稳定性在工业控制方面较差；此外，进口主控系统的安全链模块与主控系统的其他模块使用同一供电电源和内部总线，安全性较差。
[0004]自主研发满足适应中国环境要求的宽温型主控系统，进行风机控制系统的国产化，可提高风电机组可利用率，促使风电机组制造企业技术进步，提高国内企业、乃至整个中国风电行业的竞争力。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的是提供宽温型风电机组主控系统，使得风电机组适应的工作环境温度范围较大，从而克服在我国部分地区极端温度下风电机组常常不能正常工作的不足。
[0006]为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0007]一种宽温型风电机组主控系统，包括PLC控制器、电源模块、IO模块、终端模块、三相电测量模块、编码器接口模块及安全链模块，所述PLC控制器、电源模块、IO模块、终端模块、三相电测量模块、编码器接口模块及安全链模块采用的芯片均为工业等级芯片。
[0008]进一步地,所述PLC控制器采用VxWorks操作系统。
[0009]进一步地，所述安全链模块独立于所述主控系统的其他部分，且安全链模块的输入信号来源于互相串联的以下各触点:机舱内紧急停机按钮、塔架底部紧急停机按钮、超速模块触点、振动触点、变桨系统触点、三相电测量模块过功率触点、变流器安全链触点和扭缆触点，所述安全链模块的输出信号连接变桨系统的紧急顺桨接触器。
[0010]进一步地，所述电源模块、IO模块、终端模块有三组；所述PLC控制器，第一组的电源模块、IO模块、终端模块和三相电测量模块位于风电机组塔底；其中，所述PLC控制器与第一组的电源模块、IO模块和终端模块通过IBUS总线进行通讯，所述PLC控制器与三相电测量模块通过Profibus总线进行通讯；所述第二、三组的电源模块、IO模块、终端模块，编码器接口模块、安全链模块设置在风电机组的机舱内，且所述机舱内还设置有与第二组的电源模块、IO模块、终端模块通过IBUS总线进行通讯的数字量从站接口模块，以及与第三组的电源模块、IO模块、终端模块及编码器接口模块通过IBUS总线进行通讯的模拟量从站接口模块，且所述数字量从站接口模块、模拟量从站接口模块的芯片均为工业等级芯片；所述塔底内的PLC控制器与机舱内的数字量从站接口模块、模拟量从站接口模块通过光电转换模块及Profibus总线通讯连接。
[0011]由于采用上述技术方案，本实用新型至少具有以下优点:
[0012](I)由于各模块采用的芯片均能达到工业等级要求，保证主控系统在_40°C -70°C能够正常工作，优于现在所使用的进口主控系统，可满足中国北方地区的应用。
[0013](2)由于PLC控制器米用VxWorks操作系统，强实时抢占式操作系统，稳定可靠，在工业控制方面，实时性和稳定性要优于采用WinCE系统的进口主控系统。
[0014](3)由于采用安全等级SIL3的安全链模块，安全链模块与主控系统的其他模块硬件独立，一旦各种与安全相关的异常，可立刻将风机切换至安全模式，控制变桨系统进行紧急顺桨，保证了风电机组具有最高的安全性。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]上述仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，以下结合附图与【具体实施方式】对本实用新型作进一步的详细说明。
[0016]图1是本实用新型的宽温型风电机组主控系统结构拓扑示意图。
【具体实施方式】
[0017]请参阅图1所示，以1.5MW风机的主控系统为例，本实用新型的一种宽温型风电机组主控系统，根据安装位置和负载均衡，将主控系统分为塔底部分和机舱部分，利用光电转换模块，塔底部分和机舱部分通过光纤进行通讯。
[0018]其中，塔底部分包括PLC控制器，24V电源模块、IO模块、终端模块、三相电测量模块等，PLC控制器与24V电源模块、IO模块、终端模块等通过IBUS总线进行通讯，与三相电测量模块和位于塔底主控系统外部的变流器通过Profibus总线进行通讯，其中PLC控制器为Profibus通讯主站,三相电测量模块和变流器为profibus通讯从站。各模块内部通过IBUS进行通讯。
[0019]机舱部分包括从站接口模块，24V电源模块、IO模块、终端模块、编码器接口模块和安全链模块等，从站接口模块与24V电源模块、IO模块、终端模块和编码器接口模块等通过IBUS总线进行通讯，光电转换模块与从站接口模块及位于机舱主控系统外部的变桨系统通过Profibus总线进行通讯，其中数字量从站接口模块、模拟量从站接口模块和变桨系统分别是profibus通讯从站。各模块内部通过IBUS进行通讯。
[0020]主控系统中决定温度使用范围的主要是所采用的芯片，上述各个模块(PLC控制器、24V电源模块、IO模块、终端模块、三相电测量模块、编码器接口模块、安全链模块、数字量从站接口模块及模拟量从站接口模块)采用的芯片均能达到工业等级要求，保证主控系统在_40°C -70°C能够正常工作，优于现在所使用的进口主控系统，可满足中国所有地区的应用。
[0021 ] 进一步地，本实用新型的主控系统中的PLC控制器采用VxWorks操作系统，该系统为强实时抢占式操作系统，稳定可靠，在工业控制方面，实时性和稳定性要优于采用WinCE系统的进口主控系统。
[0022]安全链模块用于触发紧急停机，其输入由硬件实现，安全链模块的输入信号来源于互相串联的以下各触点(接触器):机舱内紧急停机按钮、塔架底部紧急停机按钮、超速模块触点、振动触点(接触器)、变桨系统触点(接触器)、三相电测量模块过功率触点、变流器安全链触点和扭缆触点。
[0023]安全链模块与主控系统的其他模块硬件独立。安全链的所有输入信号直接取自各安全链相应的触点，当安全链所有触点均闭合的时候，安全链模块的输出为高电平，只要有一个安全链的触点断开，安全链模块的输出就变为低电平。安全链模块输出直接控制使变桨系统紧急顺桨的接触器，安全链模块输出为低电平时，对应的控制变桨系统紧急顺桨的接触器断开，使控制变桨系统紧急顺桨的信号变为低电平，变桨系统进行紧急顺桨操作，实现风电机组安全停机。触点与主控系统的其他模块没有逻辑上的控制关系，保证了风电机组具有最闻的安全性。
[0024]由于采用了以上技术方案，本实用新型的宽温型风电机组主控系统，适应的工作环境温度范围广，实时性和稳定性优良且安全性高。
[0025]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本实用新型的保护范围内。
【权利要求】
1.一种宽温型风电机组主控系统，包括PLC控制器、电源模块、IO模块、终端模块、三相电测量模块、编码器接口模块及安全链模块，其特征在于，所述PLC控制器、电源模块、IO模块、终端模块、三相电测量模块、编码器接口模块及安全链模块采用的芯片均为工业等级芯片。
2.根据权利要求1所述的宽温型风电机组主控系统，其特征在于，所述PLC控制器采用Vxfforks操作系统。
3.根据权利要求1所述的宽温型风电机组主控系统，其特征在于，所述安全链模块独立于所述主控系统的其他部分，且安全链模块的输入信号来源于互相串联的以下各触点:机舱内紧急停机按钮、塔架底部紧急停机按钮、超速模块触点、振动触点、变桨系统触点、三相电测量模块过功率触点、变流器安全链触点和扭缆触点，所述安全链模块的输出信号连接变桨系统的紧急顺桨接触器。
4.根据权利要求1-3任一项所述的宽温型风电机组主控系统，其特征在于，所述电源模块、IO模块、终端模块有三组； 所述PLC控制器,第一组的电源模块、IO模块、终端模块和三相电测量模块位于风电机组塔底；其中，所述PLC控制器与第一组的电源模块、IO模块和终端模块通过IBUS总线进行通讯，所述PLC控制器与三相电测量模块通过Profibus总线进行通讯； 所述第二、三组的电源模块、IO模块、终端模块，编码器接口模块和安全链模块设置在风电机组的机舱内，且所述机舱内还设置有与第二组的电源模块、IO模块、终端模块通过IBUS总线进行通讯的数字量从站接口模块，以及与第三组的电源模块、IO模块、终端模块及编码器接口模块通过IBUS总线进行通讯的模拟量从站接口模块，且所述数字量从站接口模块、模拟量从站接口模块的芯片均为工业等级芯片； 所述塔底内的PLC控制器与机舱内的数字量从站接口模块、模拟量从站接口模块通过光电转换模块及Profibus总线通讯连接。
【文档编号】F03D7/00GK203383980SQ201320440714
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年7月23日 优先权日:2013年7月23日
【发明者】李永战, 刘昊, 胡宗岳, 董健 申请人:国电联合动力技术有限公司