[发明专利]一种风机变桨距控制器

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电装置技术领域，具体涉及一种风机变桨距控制器。

背景技术

风力发电系统应能灵活变桨以实现转速调节和功率控制，减小风轮机的机械应力及改善风力发电机的运行状态。然而目前的风力发电系统中的风机变桨距控制器效果均不理想。

发明内容

本发明的目的是提供一种风机变桨距控制器，它可以灵活高效的捕获风能，减小风轮机的机械应力，不但可以实现转速调节和功率控制，而且可以明显改善风力发电机的运行状态，其结构简单，使用方便、可靠，成本较低。特别适用于大型风力发电机组上。

本发明的主要的基本的技术方案是：一种风机变桨距控制器，其特征在于具有单片机主CPU电路，和不同功能传感器输出端相连的开关量隔离输入电路、摸拟量隔离调理电路、脉冲量调理电路的输出端分别和单片机的IO口、AD转换口、捕捉口相连；与其继电器相连的开关量隔离电路输入端和单片机的IO接口相连；单片机的CAN通讯接口和CAN通讯驱动电路相连，CAN通讯驱动电路可和系统主控制器相连；单片机的串行通讯接口和串行通讯协议转换电路相连；并具有下列软件装置：

将来自控制器输出的桨距角位置指令与桨距角位置反馈经误差放大器比较后，经比例阀控制桨距角的闭环控制装置；

将来自控制器的桨距角速度指令经比例阀控制桨距角的开环控制装置；

需要减小桨距角时，控制器输出速度命令电压信号给比例阀，液压缸使桨叶改变桨距，向0°位置靠近；需要增大桨距角时，控制器输出速度命令电压信号给比例阀，液压缸使制器桨叶改变桨距，向90°位置靠近。

所述的单片机为TMS320LF2407单片机为佳，TMS320LF2407单片机通过RS485串口和CAN通讯驱动电路与外界控制电路连接。

上述风机变桨距控制中采用，LF2407指令周期为33ns(30MHz)，片内32K的flash程序存储器，1.5K字的数据/程序RAM；两个事件管理模块EVA和EVB；可扩展的外部存储器共192K字；看门狗定时器模块(WDT)；40个可单独编程或复用的通用输入/输出引脚(GPIO)；控制器局域网络(CAN)2.0模块，实现基于CAN总线的变桨距控制。

上述风机变桨距控制器中可采用，外部桨角位置和电机转速模拟信号经过低通滤波器MAX4169和比例电路LM324(由10V的幅值缩小为2.5V)，最后送到TMS320LF2407的AD转换口ADCI01～ADCI04；外部的0V/24V的数字信号经光耦隔离后连接到TMS320LF2407的IO引脚；脉冲信号先经过MAX4169滤波电路取出基波，再经过滞环比较器整形后得到新的同频率的干净的脉冲信号也直接连接到TMS320LF2407的IO引脚；控制电压信号经TMS320LF2407的D0～D15数据口、A0和A1的地址选择口、W/R读写口、DA_CS片选口连接到74LVTH16245和DAC7625芯片，转变为模拟电压输出信号，模拟输出信号经过低通滤波器MAX4169和比例电路LM324，最后送到比例阀，液压缸使桨叶以固定速率改变桨距，实现变桨功能；TMS320LF2407通过SCITXD和SCIRXT与MAX3223芯片连接把信号转换为RS232通讯模式；通过CANTX和CANRX与SN65HVD231芯片连接把信号转换为CAN通讯模式，分别与本地控制器和系统主控制器进行通讯联系，传输风电机组的运行状态和运行数据，以及故障信息；TPS767D3XX芯片把5V电压转换为TMS320LF2407主芯片使用的3.3V供电电压；MAX6316芯片通过WDT和RESET直接与TMS320LF2407连接实现系统自动复位功能。

本发明的积极效果是：具有风机变桨距控制器的各种功能：1)桨距角检测及桨距角位置控制；2)发电机功率检测及发电机功率控制；3)与塔底主控制器通信。它可以通过控制叶片攻角的改变进行功率调节；通过桨距角控制和速度控制可实现风力发电机的起动、停止和紧急事故处理，可使风力发电机处于良好的运行状态。与国外Zond风机技术相比，本发明实现了一套实际的变桨距软硬件控制系统完全自主开发，为我国大型变速变桨风力发电控制系统的独立开发奠定了技术基础。变桨距风力发电系统可以灵活高效的捕获风能，减小风轮机的机械应力，不但可以实现转速调节和功率控制，而且可以明显改善风力发电机的运行状态。并能满足风力发电站运行要求，功能完善，性能稳定，其结构简单，使用方便、可靠，成本较低。特别适用于大型风力发电机组上。

以下结合附图及实施例作详述，但不作为对本发明的限定。

附图说明