倍福CX9020嵌入式控制器應用于在極端溫度條件下控制變槳系統

 

　　東方電氣風電有限公司（DEW）總部位于四川省德陽市，是綠色能源、鐵路電氣化、環保技術及重工業領域的領導者。東方風電從2004年起開始涉足風機制造，是國內綠色能源風景線的主創力量。自此以后，公司為國內外客戶交付了7000多臺風電機組—直驅型和雙饋型風機—公司借助倍福基于PC的先進控制技術在風機變槳系統的成功應用，得以在國內外風電控制系統領域脫穎而出。

 

　　變槳系統對于控制和調節風力發電機組來說特別重要，因為它可以為風機的每個工作狀態設置最佳的風輪葉片槳距。在部分負載區域，即在風速小于額定風速時，可以在小范圍內非常精確地調整槳葉角，使風機以最佳的空氣動力學效率運行，即使在風力條件非常不穩定的情況下。在風速高于額定風速時，可以將槳葉角的范圍調大一點，以保證風力發電機組的輸出功率最高，并且輸出在額定功率以內。在極端情況下，例如發生嚴重故障時，變槳系統將自動完成收槳動作，從而停止風機運行。變槳系統的可靠性直接關系整臺風電機組的安全性。變槳系統必須滿足高可用性和堅固耐用等要求，尤其是當風力發電機組在極端環境條件下運行時。

 

　　CX9020嵌入式控制器是變槳控制系統的核心

 

　　東方風電立足于超過7000臺風電機組的運行經驗，自主開發自己品牌的變槳系統。在經過仔細分析比較后，東方風電最終選用交流伺服驅動器和交流伺服電機方案。因為它們具有結構簡單、可靠耐用、成本低、維護方便等特點。東方風電自主開發的變槳系統的系統結構主要由三個相同的軸控單元構成：三個葉片軸的每個軸都有一個軸控制柜、一個后備電源柜、一個變槳電機、兩個槳葉冗余角度編碼器、兩個限位開關及其它附件。交流變槳系統的核心由一個控制三個軸單元的主控制單元構成。控制平臺選用的是插接有EtherCAT端子模塊的CX9020嵌入式控制器，它們都由倍福提供。三個執行單元的核心部件選用的是風電專用的伺服驅動器和伺服電機。此外，變槳系統采用冗余安全鏈設計，從根本上保證安全解決方案的優化及可靠性。

 

　　CX9020嵌入式控制器結構極為緊湊。同時，其工作溫度范圍在-25…+60℃之間，可以滿足極其嚴苛的環境要求。控制系統上運行的是東方風電自主研發的程序，一方面用于實現葉片變槳距的控制和調節，另一方面用于實現對整個變槳系統實時狀態的監控與故障碼管理。I/O系統采用的是倍福的EtherCAT端子模塊，提供了更快速的響應、更便利的診斷及更加靈活的通訊接口。

 

　　同時變槳系統中使用CANopen從站端子模塊EL6751實現變槳系統的主控制器CX9020與風機主控制器之間的通訊。中央控制器CX9020和三個軸驅動器之間通過EL6751模塊實現CANopen通訊連接。CX9020集成的RS485接口用于監控后備電源充電器的狀態信息。此外，在線訪問功能，例如用于在變槳系統出故障時進行軟件更新和故障分析，可以通過嵌入式控制器的網絡接口實現。

 

　　使用TwinCAT輕松編程

 

　　倍福的TwinCAT軟件作為一款通用的軟件開發環境和控制平臺，支持結構化文本（ST）和梯形圖（LD）等IEC61131-3語言及多種高級編程語言，從而可輕松完成編程過程。“在變槳系統開發期間，東方風電的工程師們在倍福中國風電工程師的協助下，大大縮短了整個軟件開發周期。”東方風電公司負責此項目的研發工程師李博評論道。全新一代的變槳系統彰顯了東方風電不斷追求技術創新的精神。李博堅信，東方風電和倍福中國還將展開全新的戰略合作，強強聯手，助力中國新能源產業的發展！

 

　　東方電氣公司為國內外客戶交付了7000多臺風電機組。公司借助倍福基于PC的先進控制技術在風機變槳系統的成功應用，得以在國內外風電控制系統領域脫穎而出