CAN總線在風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　1 引言

　　風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)是綜合性控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)不僅要監(jiān)視機(jī)組運(yùn)行參數(shù)，對(duì)機(jī)組進(jìn)行并網(wǎng)與脫網(wǎng)控制，而且還要根據(jù)風(fēng)速與風(fēng)向的變化，對(duì)機(jī)組進(jìn)行優(yōu)化控制。CAN總線是一種支持分布式控制系統(tǒng)和實(shí)時(shí)性控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。其以多主機(jī)方式工作，通信速率可達(dá)1mbps。

　　can總線的上述特點(diǎn)正適用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)的獨(dú)特要求，因此，本文提出一種基于can總線架構(gòu)的風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)中各模塊之間通過can總線實(shí)時(shí)交換數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)主控系統(tǒng)及各控制節(jié)點(diǎn)間的實(shí)時(shí)通信與數(shù)據(jù)交換。文章在分析了can協(xié)議及can獨(dú)立控制器sja1000工作原理和讀寫邏輯的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了can接口，給出了硬件原理圖，分析了can通訊程序流程及系統(tǒng)中信號(hào)和控制指令的通訊幀格式。另外，本文還給出了基于嵌入式qt的應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)方案。

　　2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能

　　本文基于分散控制系統(tǒng)理念，針對(duì)雙饋型變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)。雙饋型風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　圖1 雙饋型風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)

　　主控制器選用32位嵌入式處理器at91rm9200，通過硬件設(shè)計(jì)擴(kuò)展外圍can接口，實(shí)現(xiàn)與其它節(jié)點(diǎn)的通信。同時(shí)外接帶觸摸屏的lcd顯示器，監(jiān)控界面利用嵌入式qt設(shè)計(jì)，對(duì)整個(gè)機(jī)組實(shí)時(shí)監(jiān)控。主控制器通過以太網(wǎng)與風(fēng)電場控制中心通信。變流器控制采用雙pwm控制方式，即由兩個(gè)dsp生成pwm信號(hào)，電機(jī)側(cè)部分負(fù)責(zé)電機(jī)勵(lì)磁控制，網(wǎng)側(cè)負(fù)責(zé)并網(wǎng)控制；兩模塊均基于tms320f2812設(shè)計(jì)，通過其自帶的ecan接口與主控制器及其它節(jié)點(diǎn)通信。變槳控制系統(tǒng)同樣基于arm(at91rm9200)設(shè)計(jì)，擴(kuò)展can接口實(shí)現(xiàn)通信。變槳控制器和變頻控制器通過i/o通道采集接收各傳感器數(shù)據(jù)，并進(jìn)行相關(guān)計(jì)算與判斷，輸出控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)智能分散控制，同時(shí)向主控制器發(fā)送機(jī)組參數(shù)并接收主控命令。整體結(jié)構(gòu)框圖如圖2。

　　圖2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

　　主控制器位于地面控制柜，變槳控制器位于機(jī)艙控制柜，變頻控制器分電機(jī)側(cè)和網(wǎng)側(cè)兩部分，位于地面控制柜。模塊與模塊之間can總線信號(hào)經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后使用光纖連接。