本發(fā)明屬于風(fēng)能機(jī)電控制設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種含有集成PLC功能的變槳伺服驅(qū)動器的低壓變槳系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

風(fēng)能發(fā)電的全套電控主要由主控系統(tǒng)，變流器和變槳系統(tǒng)組成。變槳系統(tǒng)主要功能是根據(jù)主控的命令調(diào)整風(fēng)機(jī)槳葉的角度；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，使風(fēng)機(jī)槳葉收到安全位置。風(fēng)機(jī)槳葉就是由變槳伺服驅(qū)動器驅(qū)動槳葉電機(jī)來控制槳葉角度的?，F(xiàn)有低壓變槳系統(tǒng)中，變槳伺服驅(qū)動器負(fù)責(zé)槳葉速度的調(diào)節(jié)，即它只有速度控制環(huán)，速度指令來自變槳系統(tǒng)的PLC控制器。PLC控制器負(fù)責(zé)位置環(huán)的控制，發(fā)送速度指令給變槳伺服驅(qū)動器。PLC的位置指令則由主控系統(tǒng)發(fā)送?，F(xiàn)有技術(shù)中低壓變槳系統(tǒng)的功能塊框圖及典型結(jié)構(gòu)如圖1-2，有如下缺點：

(1)變槳伺服驅(qū)動器和PLC控制器之間是通過CANOpen來通信的，通信線纜比較長，柜內(nèi)的電機(jī)驅(qū)動線、超級電容功率線、充電機(jī)等功率設(shè)備存在較大的干擾，在一些惡劣情況下，驅(qū)動器和PLC控制器之間的通信容易受到干擾，影響正常工作。變槳動作的控制指令經(jīng)過主控、PLC、變槳伺服，再最終變成變槳控制動作，存在通訊延遲，導(dǎo)致系統(tǒng)響應(yīng)下降。

(2)由于變槳柜內(nèi)存在很多大的干擾源，各個變槳廠家為了保證變槳伺服驅(qū)動器和PLC控制器之間的通信不被干擾，往往采樣非常復(fù)雜的走線方式，影響變槳柜體的電氣設(shè)計，增加生產(chǎn)的工藝難度和成本。

(3)變槳系統(tǒng)都裝在風(fēng)機(jī)的輪轂中，輪轂的空間非常有限，所以變槳系統(tǒng)都要求變槳柜的體積要小。現(xiàn)有變槳系統(tǒng)中的PLC控制器、數(shù)字信號模塊和模擬信號模塊都是導(dǎo)軌式的分離器件，又為了避免干擾，這些模塊及其外部線纜在變槳柜中都要占據(jù)一塊較大的空間，并且要遠(yuǎn)離大功率的干擾源。這些因數(shù)增加了變槳柜體的設(shè)計難度，也會導(dǎo)致變槳柜體的體積變大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明把現(xiàn)有變槳系統(tǒng)中變槳伺服驅(qū)動器、PLC控制模塊、模擬信號模塊和數(shù)字信號模塊集成在一起，成為帶PLC控制功能的變槳伺服驅(qū)動器，并將其應(yīng)用到低壓變槳系統(tǒng)中，解決了現(xiàn)有低壓變槳系統(tǒng)通信線長，容易被干擾，線纜繁多，生產(chǎn)工藝難度大，占用空間大，變槳柜體的結(jié)構(gòu)設(shè)計難，成本高等缺點。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種含有集成PLC功能的變槳伺服驅(qū)動器的低壓變槳系統(tǒng)，包括具有PLC控制功能的低壓變槳伺服驅(qū)動器，所述的變槳伺服驅(qū)動器包括4塊電路板，散熱冷板，導(dǎo)電銅柱端子和塑料外殼，所述的4塊電路板為功率板，電源驅(qū)動板，伺服控制板，PLC控制板。所述的功率板固定在散熱冷板上，電源驅(qū)動板通過板對板端子和銅柱固定在功率板上方；伺服控制板和PLC控制板通過信號線纜和電源驅(qū)動板相連，伺服控制板和PLC控制板固定在塑料殼體上。

所述的低壓變槳系統(tǒng)的運(yùn)行方法如下：風(fēng)機(jī)在正常運(yùn)行時，主控系統(tǒng)給低壓變槳系統(tǒng)發(fā)送位置命令，集成PLC功能的變槳伺服驅(qū)動器以CANOpen通信的型式從變槳柜壁上的端子獲得該命令，PLC控制板上的ARM核獲得指令后，在其內(nèi)部進(jìn)行位置環(huán)處理，然后在集成PLC功能的變槳伺服驅(qū)動器內(nèi)部，以CANOpen通信的型式發(fā)送速度指令給伺服控制板上的DSP核，DSP核根據(jù)接收到的速度指令，控制變槳電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，低壓變槳系統(tǒng)的數(shù)字開關(guān)狀態(tài)量通過信號線纜送到集成驅(qū)動器PLC控制板上的控制端子，信號在PLC控制板上經(jīng)過調(diào)理電路送到FPGA核，F(xiàn)PGA核再通過SPI把這些信息送給ARM核，所述的PLC控制板上集成了原有產(chǎn)品的PLC模塊、數(shù)字信號模塊和模擬信號模塊。

本發(fā)明的有益效果如下：

(1)大幅度節(jié)省了變槳柜的內(nèi)部空間，方便變槳柜體的設(shè)計。在保證現(xiàn)有變槳系統(tǒng)的變槳伺服驅(qū)動器外觀尺寸不變的前提下，兼容了驅(qū)動器，PLC控制器，模擬信號模塊和數(shù)字信號模塊。

(2)節(jié)省了變槳柜體的內(nèi)部走線，減小了變槳柜體的內(nèi)部線纜布線難度，簡化了生產(chǎn)工藝。

(3)提高了抗EMC干擾的性能?，F(xiàn)有變槳系統(tǒng)中驅(qū)動器和PLC控制器之間的CANOpen通信線纜很長，具有很強(qiáng)的接收干擾的天線效應(yīng)，即干擾的接收天線。本發(fā)明把它們集成在一起，通過PCB板的銅箔和板間端子直接相連，線纜長度下降了不止一個數(shù)量級，極大地降低了天線效應(yīng)，提高了抗EMC的性能。

(4)降低了變槳系統(tǒng)的物料成本和人工成本。本發(fā)明比原先分離的4個功能單元成本更低，同時減小了它們的占用空間，降低了變槳柜體的材料成本?，F(xiàn)有模塊之間的走線也大量精簡，簡化了工藝，縮短了制造的人工成和線纜等物料成本。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中低壓變槳系統(tǒng)的功能塊框圖；

圖2為現(xiàn)有技術(shù)中低壓變槳系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本發(fā)明的變槳伺服驅(qū)動器的控制結(jié)構(gòu)框圖；

圖4為使用了本發(fā)明的低壓變槳系統(tǒng)的功能塊框圖。

具體實施方式

如圖3-4所示，一種含有集成PLC功能的變槳伺服驅(qū)動器的低壓變槳系統(tǒng)，包括具有PLC控制功能的變槳伺服驅(qū)動器，所述的變槳伺服驅(qū)動器包括4塊電路板，散熱冷板，導(dǎo)電銅柱端子和塑料外殼，所述的4塊電路板為功率板，電源驅(qū)動板，伺服控制板，PLC控制板；所述的功率板固定在散熱冷板上，電源驅(qū)動板通過板對板端子和銅柱固定在功率板上方；伺服控制板和PLC控制板通過信號線纜和電源驅(qū)動板相連，伺服控制板和PLC控制板固定在塑料殼體上；

本實施例中，采用三核控制芯片：DSP，ARM和FPGA。DSP主要用來電機(jī)控制和相關(guān)的采樣，通信與保護(hù)；ARM主要用于PLC控制，上位機(jī)監(jiān)控與修改，與DSP和主控系統(tǒng)的通信等；FPGA主要用于外設(shè)信號控制與采樣，編碼器接收，保護(hù)等功能。PLC模塊、數(shù)字信號模塊和模擬信號模塊全部集成在PLC控制板上，數(shù)字信號由FPGA負(fù)責(zé)處理，PLC功能和模擬信號由ARM負(fù)責(zé)處理，F(xiàn)PGA和ARM之間用SPI通信連接。伺服電機(jī)的控制由另一塊帶DSP處理器的伺服控制板負(fù)責(zé)。PLC控制板和伺服控制板之間采用CANOpen通信，連接方式為板對板的端子連接。所述的低壓變槳系統(tǒng)的運(yùn)行方法如下：風(fēng)機(jī)在正常運(yùn)行時，主控系統(tǒng)給低壓變槳系統(tǒng)發(fā)送位置命令，集成PLC功能的變槳伺服驅(qū)動器以CANOpen通信的型式從變槳柜壁上的端子獲得該命令，PLC控制板上的ARM核獲得指令后，在其內(nèi)部進(jìn)行位置環(huán)處理，然后在集成PLC功能的變槳伺服驅(qū)動器內(nèi)部，以CANOpen通信的型式發(fā)送速度指令給伺服控制板的DSP核，DSP核根據(jù)接收到的速度指令，控制變槳電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，低壓變槳系統(tǒng)的數(shù)字開關(guān)狀態(tài)量通過信號線纜送到集成驅(qū)動器的PLC控制板控制端子，信號在PLC控制板上經(jīng)過調(diào)理電路送到FPGA核，F(xiàn)PGA核再通過SPI把這些信息送給ARM核，所述的PLC控制板集成了PLC模塊、數(shù)字信號模塊和模擬信號模塊。