[发明专利]一种用于风电变流器的通信装置及通信方法

说明书

本发明公开了一种用于风电变流器的通信装置及通信方法，所述通信装置，包括微控制器，EtherCAT从站控制器，变流器机侧DSP控制器和风机主控制器，以及相关的网络接口。所述通信方法包括，完成微控制器、EtherCAT从站控制器和通信变量的初始化；通过通信状态机处理完成通信初始化等步骤；通过上述装置和方法，实现了通讯单元与风机主控制器的实时数据交互和风机变流器模块的组网运行，从而进一步实现了风场所有变流器设备可以通过CAN总线将数据集中采集处理，进而可利用SCADA系统通过数据通信来对变流器进行远程管理。

技术领域

本发明涉及一种工业自动化控制领域的通信装置和方法，尤其涉及一种风电领域对电网进行联网观测和控制的通信装置和方法。

背景技术

EtherCAT最早是由德国的Beckhoff公司所开发的一种“面向工业控制的工业以太网技术”协议，是一种开放架构，以以太网为基础的现场总线系统，也是最快的工业以太网技术。目前以太网技术被逐步应用于工业控制领域，并且工业以太网技术在全球范围内得到迅速的发展。

EtherCAT总线提出的实时工业以太网技术，具有高效率、刷新周期短，可以达到小于100微秒的数据刷新周期，同步性好，它已经作为标准化的技术，是国际标准IEC/PAS62407以及ISO1574-4的一部分。EtherCAT使用全双工100Mb/s以太网，系统由一个通信主站和若干从站通信节点组成。主站使用标准的以太网控制器，协议和驱动程序由软件实现，整个网络最多可以连接65535个设备。

CAN总线是一种支持分布式控制或实时控制的串行通信网络总线，其总线规范已被ISO国际标准化组织制定为国际标准，并被公认为是最有前途的现场总线之一。CAN总线的应用范围遍及从高速网络到低成本的多线路网络，广泛应用于控制系统中的各检测和执行机构之间的数据通信。由于其设计成本低，通信可靠，在风电领域中应用极其广泛。

工业以太网是在传统的商用以太网的基础上发展而来的，是一种应用于工业控制领域的以太网技术。目前变流器与风机主控通信的现场总线有多种机制，应用较多的高速总线主要有ETHERCAT，MODBUS/TCP，Profinet，CAN等。相比其他总线形式存在的传输速率比较慢，硬件实现复杂，实时性比较差，传输距离较短等缺点，ETHERCAT总线在实时性传输速度、开发难度、以及实现成本等方面具有明显优势。目前，对于风电变流器采集到的重要数据，如电网三相电压、故障字、发电机转速、直流母线电压、主控制字、变流器状态机，电网频率、母线电压、转矩指令等相关参数，需要通过总线上传至风机主控制器。变流器与风机主控制器进行通信时，存在多种总线共存，导致多种异构网络之间的通信困难，严重影响了风电系统的智能化水平，同时也导致风机主控制器难以对各变流器进行实时监测，一定程度上影响了系统的稳定性和可靠性。

针对上述问题，本发明主要通过将CAN数据转化成ETHERCAT数据进行传输，从而实现将变流器相关CAN总线数据通过以太网传输给风机主控制器，达到对电网进行联网观测和控制的目的。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺陷，本发明要解决的技术问题提供一种用于风电变流器的通信装置及通信方法既能够将数据快速、稳定、安全地上传给风机主控制器，及时将风机主控制器的控制命令下发到变流器，又能将变流器采集到的相关重要数据通过以太网协议上传网络，便于SCADA数据处理以及大数据分析。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样实现的：