[实用新型]基于CAN总线冗余的风力发电机组变桨控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种风力发电机组变桨控制系统，尤其涉及一种基于CAN总线冗余的风力发电机组变桨控制系统。 

背景技术

在大型风力发电机组中，通过变桨控制系统调整轮毂上的叶片桨距角来改变其叶片气动特性，依据风速的变化随时调节桨距角来控制风力发电机组吸收的风能，一方面保证风力发电机组的输出功率和转速稳定，另一方面能够减少风对风力发电机组的冲击载荷。 

位于风力发电机组机舱的主控制器计算出叶片的期望桨距角，然后将该期望桨距角通过通信系统发送到轮毂中的变桨控制器，该变桨控制器控制伺服电机来达到桨叶变桨距的目的。轮毂属于一种旋转部件，因此主控制器与变桨控制器之间的控制信号和电动机动力电源是依靠电接触滑动的滑环连接的。变桨控制系统结构示意图如图1所示。 

由于采用了很多新技术及独特的设计，CAN总线具有突出的可靠性、实时性和灵活性。CAN总线最初应用在汽车领域，目前已经应用到工业控制的各个领域，在风力发电机组上也采用了CAN总线作为通信方式。 

然而风力发电机组的工作环境十分恶劣，各种外界干扰非常强烈，尤其是安装在主轴盘上的滑环出现故障的情况很多，这对于CAN总线通信系统将会是一种极大的威胁，比如一旦发生滑环控制信号通道断路而发生故障，将会造成一段时间内CAN总线网路的通信故障，甚至会失去通讯能力而导致整个风机系统的瘫痪，以至于造成极大的损失。 

发明内容

本实用新型的主要目的在于提供一种基于CAN总线冗余的风力发电机组变桨控制系统，能够实现CAN总线滑环通道故障后的及时切换，提高了变桨系统的可靠性和稳定性。 

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种基于CAN总线冗余的风力发电机组变桨控制系统，其包括一主控制器和至少一从控制器。 

所述主控制器通过两路CAN总线通道分别与所述至少一从控制器通信，所述两路CAN总线通道相互冗余。 

实施时，所述CAN总线通道包括依序连接的一CAN总线控制器、一CAN总线驱动器、两CAN总线电缆、一CAN总线驱动器和一CAN总线控制器。 

实施时，所述CAN总线通道还包括滑环，所述滑环设置于所述CAN总线电缆上。 

与现有技术相比，本实用新型所述的基于CAN总线冗余的风力发电机组变桨控制系统，采用了CAN总线的冗余设计，保证整个系统的通信功能正常运行，提高了系统的稳定性和可靠性。 

附图说明

图1是现有的风力发电机组变桨控制系统的结构示意图； 

图2是本实用新型所述的基于CAN总线冗余的风力发电机组变桨控制系统的一具体实施方式的结构示意图。 

具体实施方式

本实用新型提供了一种可靠稳定的基于CAN总线冗余的风力发电机组变桨控制系统。 

本实用新型所述的基于CAN总线冗余的风力发电机组变桨控制系统主要由一台主站(机舱中的主控制器)和至少一台从站(轮毂中的变桨控制器)组成。 

本实用新型为能够实现集中控制的一主多从系统，主站负责采集、处理数据并主动下发送指令，至少一从站只是被动地执行命令而从站相互之间没有直接联系。 

所述主站根据风速、发电机功率和转速等信息计算出叶片的期望桨距角，然后将桨距角通过通信系统发送到轮毂中的至少一从站，最后分别控制伺服电机来达到桨叶变桨距的目的，并且从站将当前伺服系统的运行状况反馈到主站。 

所述主站和所述至少一从站之间利用CAN总线并通过滑环进行信息交换。 

本实用新型中的主站和至少一从站都具备2个CAN总线控制器和2个CAN总线驱动器，实现了CAN总线控制器和CAN总线驱动器的冗余，每个处理器 通过不同的端口和中断同时控制2个CAN控制器和2个CAN总线驱动器。同时，此系统使用2路CAN总线滑环通道和2路CAN总线(双绞线)，实现了CAN总线通道的冗余。 

基于CAN总线冗余的变桨控制系统的一具体实施方式的结构示意图如图2所示。 

上述CAN总线的冗余设计可以保证系统运行时同一时刻只有一路通道能够使用。当一路CAN总线滑环通道出现故障后，主站负责通信网络故障汇总并进行通道切换，使得另一路CAN总线滑环通道继续正常工作，从而能够保证系统的稳定性和可靠性，同时向用户发出通知信号，通过及时维修或更换滑环来消除风机的隐患。 

此系统的工作包括以下环节：