[发明专利]一种含有集成PLC功能的变桨伺服驱动器的低压变桨系统

说明书

本发明涉及风能机电控制设备技术领域，具体为一种含有集成PLC功能的变桨伺服驱动器的低压变桨系统，包括具有PLC控制功能的变桨伺服驱动器，所述的变桨伺服驱动器包括4块电路板，散热冷板，导电铜柱端子和塑料外壳，所述的4块电路板为功率板，电源驱动板，伺服控制板，PLC控制板；所述的功率板固定在散热冷板上，电源驱动板通过板对板端子和铜柱固定在功率板上方；伺服控制板和PLC控制板通过信号线缆和电源驱动板相连，伺服控制板和PLC控制板固定在塑料壳体上。本发明大幅度节省了变桨柜的内部空间，方便变桨柜体的设计。

技术领域

本发明属于风能机电控制设备技术领域，具体涉及一种含有集成PLC功能的变桨伺服驱动器的低压变桨系统。

背景技术

风能发电的全套电控主要由主控系统，变流器和变桨系统组成。变桨系统主要功能是根据主控的命令调整风机桨叶的角度；当系统发生故障时，使风机桨叶收到安全位置。风机桨叶就是由变桨伺服驱动器驱动桨叶电机来控制桨叶角度的。现有低压变桨系统中，变桨伺服驱动器负责桨叶速度的调节，即它只有速度控制环，速度指令来自变桨系统的PLC控制器。PLC控制器负责位置环的控制，发送速度指令给变桨伺服驱动器。PLC的位置指令则由主控系统发送。现有技术中低压变桨系统的功能块框图及典型结构如图1-2，有如下缺点：

(1)变桨伺服驱动器和PLC控制器之间是通过CANOpen来通信的，通信线缆比较长，柜内的电机驱动线、超级电容功率线、充电机等功率设备存在较大的干扰，在一些恶劣情况下，驱动器和PLC控制器之间的通信容易受到干扰，影响正常工作。变桨动作的控制指令经过主控、PLC、变桨伺服，再最终变成变桨控制动作，存在通讯延迟，导致系统响应下降。

(2)由于变桨柜内存在很多大的干扰源，各个变桨厂家为了保证变桨伺服驱动器和PLC控制器之间的通信不被干扰，往往采样非常复杂的走线方式，影响变桨柜体的电气设计，增加生产的工艺难度和成本。

(3)变桨系统都装在风机的轮毂中，轮毂的空间非常有限，所以变桨系统都要求变桨柜的体积要小。现有变桨系统中的PLC控制器、数字信号模块和模拟信号模块都是导轨式的分离器件，又为了避免干扰，这些模块及其外部线缆在变桨柜中都要占据一块较大的空间，并且要远离大功率的干扰源。这些因数增加了变桨柜体的设计难度，也会导致变桨柜体的体积变大。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明把现有变桨系统中变桨伺服驱动器、PLC控制模块、模拟信号模块和数字信号模块集成在一起，成为带PLC控制功能的变桨伺服驱动器，并将其应用到低压变桨系统中，解决了现有低压变桨系统通信线长，容易被干扰，线缆繁多，生产工艺难度大，占用空间大，变桨柜体的结构设计难，成本高等缺点。

本发明的技术方案如下：一种含有集成PLC功能的变桨伺服驱动器的低压变桨系统，包括具有PLC控制功能的低压变桨伺服驱动器，所述的变桨伺服驱动器包括4块电路板，散热冷板，导电铜柱端子和塑料外壳，所述的4块电路板为功率板，电源驱动板，伺服控制板，PLC控制板。所述的功率板固定在散热冷板上，电源驱动板通过板对板端子和铜柱固定在功率板上方；伺服控制板和PLC控制板通过信号线缆和电源驱动板相连，伺服控制板和PLC控制板固定在塑料壳体上。

所述的低压变桨系统的运行方法如下：风机在正常运行时，主控系统给低压变桨系统发送位置命令，集成PLC功能的变桨伺服驱动器以CANOpen通信的型式从变桨柜壁上的端子获得该命令，PLC控制板上的ARM核获得指令后，在其内部进行位置环处理，然后在集成PLC功能的变桨伺服驱动器内部，以CANOpen通信的型式发送速度指令给伺服控制板上的DSP核，DSP核根据接收到的速度指令，控制变桨电机的转矩和转速，低压变桨系统的数字开关状态量通过信号线缆送到集成驱动器PLC控制板上的控制端子，信号在PLC控制板上经过调理电路送到FPGA核，FPGA核再通过SPI把这些信息送给ARM核，所述的PLC控制板上集成了原有产品的PLC模块、数字信号模块和模拟信号模块。

本发明的有益效果如下：