[发明专利]一种基于57BYG步进电机的变桨系统

说明书

本发明提供一种基于57BYG步进电机的变桨系统，包括变桨控制模块、电源模块、电机驱动模块、速度检测模块、位置检测模块、风速计、触摸屏显示模块、两相四线步进电机和变桨执行机构。变桨控制模块作为整个电动变桨系统核心，其通过检测风速信号与桨叶的速度和位置信号，经过相应变桨控制算法，得到速度与加速度信号使电机驱动模块激励变桨执行机构产生对应动作，从而实现对风机叶片桨距角的控制；速度检测模块检测桨叶的变桨速度和方向，位置检测模块检测桨叶的位置，各参数显示于触摸屏。本发明的步进电机根据风速信号和桨叶位置信号驱动叶片迅速转至指定位置，能够提高风能转换效率实现风机稳定运行。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种基于57BYG步进电机的变桨系统。

背景技术

近年来，随着全球面临的资源枯竭和人类环境保护意识的增强，风能作为一种可再生、绿色能源越来越受到人们的关注。在可再生新能源中，风力发电是世界上公认的最成熟的可再生能源技术，风力发电已经发展成为一个比较成熟的产业。随着社会的迅速发展，人们对可再生能源需求日益迫切，当前对风电的开发又炽手可热。然而由于风能的间歇性和不稳定性的特点，与人们期望的稳定功率输出相悖，因此风电机组的变桨技术受到广泛的重视。采用变桨的方法可以有效地调节风力发电机的输出功率，并通过调节叶片桨距角实现最大的风能转换效率。

风力机根据其桨距调节方式也可以分为定桨距风力机和变桨距风力机。

由于变桨距风力机组具有在额定功率点以上输出功率平稳的特点，可以使得额定功率点仍然具有较高的功率系数。所以目前的兆瓦级大型风力发电机组多采用变桨距控制技术。变桨距控制系统是风力发电机组最为核心的部分之一，它关系到机组是否能够安全、稳定、高效的运行。因此变桨距控制技术成为了目前风力发电机组的热点研究对象。目前主流的电机变桨控制器多采用DSP进行控制，DSP在数字信号处理方面有一定的优势，其工作原理是将接受的模拟信号转换为数字信号，对数字信号进行运算并且输出运算结果。随着ARM核心处理器的发展，其在数字处理方面的速度与DSP相比已经没有大的差别，且具有集成度高、实时性强、可多任务操作等优点，尤其是其扩展性和事件处理方面的能力是DSP无法相比的。

发明内容

本发明的目的是为了克服DSP控制滞后的不足，提供一种基于ARM的实时变桨系统的快速响应方案。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于57BYG步进电机的变桨系统，包括变桨控制模块、电源模块、电机驱动模块、速度检测模块、位置检测模块、风速计、触摸屏显示模块、两相四线步进电机、变桨执行机构。其中电源模块分别与变桨控制模块和电机驱动模块连接，给后两者供电；触摸屏显示模块和变桨控制模块连接，触摸屏显示模块用于设置变桨控制初始参数并传递给变桨控制模块，同时触摸屏显示模块在变桨控制模块控制下实时显示变桨控制参数信息；变桨控制模块、电机驱动模块、两相四线步进电机、变桨执行机构依次顺序连接，电机驱动模块根据变桨控制模块传递的信号驱动两相四线步进电机转动，两相四线步进电机带动变桨执行机构调节桨距角，速度检测模块采集变桨执行机构中桨叶变桨的速度和加速度信息，位置检测模块采集变桨执行机构中的桨叶位置信息，速度检测模块、位置检测模块和风速计分别与变桨控制模块连接，将桨叶变桨的速度、加速度、桨叶位置和风速的数据信息传递给变桨控制模块。

所述变桨控制模块选用STM32F103VET6芯片。变桨控制模块作为整个电动变桨系统核心，其主要是通过检测变桨执行过程的风速信号和桨叶位置信号，经过变桨控制算法，产生速度与加速度信号使电机驱动机构产生对应动作，从而实现对变桨执行机构的控制；速度检测模块检测变桨时桨叶的转速和转向，并通过触摸屏显示出来。