專利名稱：一種風(fēng)力發(fā)電變槳系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種風(fēng)力發(fā)電變槳系統(tǒng)，尤其涉及風(fēng)力發(fā)電變槳系統(tǒng)的I/O端口 和A/D端口。
背景技術(shù)：
新能源發(fā)電行業(yè)的發(fā)展前景十分廣闊，大力發(fā)展風(fēng)電是我國新能源戰(zhàn)略的重點(diǎn)。 風(fēng)力發(fā)電發(fā)展到目前階段，如何使其性價(jià)比形成與煤電、水電的競爭優(yōu)勢是風(fēng)電行業(yè)追逐 的目標(biāo)。在不斷提高可靠性的同時(shí)，降低成本是所有風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的發(fā)展方向。風(fēng)力發(fā)電 變槳系統(tǒng)作為風(fēng)力發(fā)電的核心部件之一，提高可靠性、降低成本亦是其技術(shù)革新的重點(diǎn)。風(fēng)電變槳系統(tǒng)一般包括一個(gè)主控單元和三個(gè)執(zhí)行單元。主控單元的核心部件是 PLC模塊組。PLC模塊組一般由主CPU、編碼器模塊、I/O模塊、A/D模塊和通訊模塊組成。三 個(gè)執(zhí)行單元的核心部件是變槳驅(qū)動(dòng)器。如圖1所示，在以往的風(fēng)力變槳系統(tǒng)中，整個(gè)變槳系統(tǒng)的工作都由PLC模塊組來控 制，PLC模塊組通過I/O端口信號(hào)和模擬量信號(hào)來控制變槳驅(qū)動(dòng)器的工作。變槳驅(qū)動(dòng)器根 據(jù)PLC的I/O信號(hào)和模擬量信號(hào)來驅(qū)動(dòng)變槳電機(jī)運(yùn)行，改變?nèi)齻€(gè)槳葉的角度，保證風(fēng)力發(fā)電 機(jī)輸出在額定功率以內(nèi)。變槳系統(tǒng)需要大量的I/O端口和A/D端口來監(jiān)視和控制整個(gè)變槳 系統(tǒng)的運(yùn)行。PLC模塊組的I/O模塊一般需要80個(gè)以上的輸入輸出點(diǎn)，A/D模塊一般需要 20個(gè)以上的模擬采樣口，所占成本較高，且沒有備份，可靠性并不是很高。同時(shí)，PLC需要處 理或運(yùn)算大量的I/O信號(hào)和A/D信號(hào)，運(yùn)行效率無法提高。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型目的在于提供一種可靠性高，成本低的風(fēng)力發(fā) 電變槳系統(tǒng)。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種風(fēng)力發(fā)電變槳 系統(tǒng)，包括，至少一個(gè)槳葉；和所述槳葉一一對(duì)應(yīng)的連接，調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)槳葉角度的變槳電機(jī)； 和所述變槳電機(jī)一一對(duì)應(yīng)的連接，控制變槳電機(jī)動(dòng)作的變槳驅(qū)動(dòng)器單元；連接并控制所述 各個(gè)變槳驅(qū)動(dòng)器單元的主控單元；監(jiān)控風(fēng)力發(fā)電變槳系統(tǒng)運(yùn)行的多個(gè)系統(tǒng)I/O端口和多個(gè) 系統(tǒng)A/D端口 ；所述系統(tǒng)I/O端口和系統(tǒng)A/D端口位于各個(gè)變槳驅(qū)動(dòng)器單元中。優(yōu)選的，所述主控單元由PLC模塊，編碼器模塊和通訊模塊組成。優(yōu)選的，所述槳葉的數(shù)量為3個(gè)。優(yōu)選的，所述變槳驅(qū)動(dòng)器單元包括變槳驅(qū)動(dòng)器、I/O端口擴(kuò)展模塊和A/D端口擴(kuò)展 模塊，所述變槳驅(qū)動(dòng)器具有驅(qū)動(dòng)器I/O端口和驅(qū)動(dòng)器A/D端口，所述I/O擴(kuò)展模塊連接驅(qū)動(dòng) 器I/O端口，所述系統(tǒng)I/O端口位于I/O端口擴(kuò)展模塊上；A/D端口擴(kuò)展模塊連接驅(qū)動(dòng)器A/ D端口和驅(qū)動(dòng)器A/D端口，所述系統(tǒng)A/D端口位于A/D端口擴(kuò)展模塊上。優(yōu)選的，所述I/O端口擴(kuò)展模塊包括至少一個(gè)串并轉(zhuǎn)換擴(kuò)展子模塊和至少一個(gè)并 串轉(zhuǎn)換擴(kuò)展子模塊，所述串并轉(zhuǎn)換擴(kuò)展子模塊和并串轉(zhuǎn)換擴(kuò)展子模塊均連接3個(gè)驅(qū)動(dòng)器I/0端口，均具有16個(gè)系統(tǒng)I/O端口。優(yōu)選的，所述A/D端口擴(kuò)展模塊包括至少一個(gè)差分通道模擬開關(guān)集成電路，所述 差分通道模擬開關(guān)集成電路連接2個(gè)驅(qū)動(dòng)器I/O端口和2個(gè)驅(qū)動(dòng)器A/D端口，具有8個(gè)系
統(tǒng)I/O端口。優(yōu)選的，所述主控單元和變槳驅(qū)動(dòng)器單元上分別具有CAN通訊接口，所述主控單 元的CAN通訊接口和變槳驅(qū)動(dòng)器單元的CAN通訊接口使用CAN總線相連接。優(yōu)選的，所述CAN總線的長度小于40米。優(yōu)選的，所述變槳驅(qū)動(dòng)器單元上設(shè)有確定變槳驅(qū)動(dòng)器地址的2個(gè)輸入端子。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是將系統(tǒng)I/O端口和系統(tǒng)A/D端口設(shè)置 在槳驅(qū)動(dòng)器單元中，充分利用變槳驅(qū)動(dòng)器單元的閑置能力，取消了主控單元的I/O端口和 A/D端口，從而提高了系統(tǒng)運(yùn)行效率，降低了系統(tǒng)成本。本實(shí)用新型的進(jìn)一步的有益效果是通過對(duì)變槳驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)器I/O端口和驅(qū)動(dòng) 器A/D端口進(jìn)行擴(kuò)展，增加了系統(tǒng)I/O端口和系統(tǒng)A/D端口的數(shù)量；利用驅(qū)動(dòng)器和PLC單元 已有的CAN通訊接口，建立CAN總線，變槳驅(qū)動(dòng)器單元和主控單元通過CAN通訊來交換整個(gè) 變槳系統(tǒng)的輸入輸出信號(hào)和模擬采樣信號(hào)，保證主控單元控制整個(gè)系統(tǒng)。同時(shí)，風(fēng)力發(fā)電變槳系統(tǒng)有三臺(tái)變槳驅(qū)動(dòng)器，每臺(tái)驅(qū)動(dòng)器只需要擴(kuò)展1/3需求的 I/O端口和A/D端口，重要信號(hào)可通過三臺(tái)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行相互備份和容錯(cuò)處理，提高了可靠 性；部分信號(hào)可直接由三臺(tái)變槳驅(qū)動(dòng)器來處理或運(yùn)算，改變了以前風(fēng)力發(fā)電變槳系統(tǒng)所有 I/O信號(hào)和A/D信號(hào)都要由主控單元來處理或運(yùn)算的運(yùn)行模式，提高了主控單元運(yùn)行的效 率，增強(qiáng)了風(fēng)力發(fā)電變槳系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)效性。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的風(fēng)力發(fā)電變槳系統(tǒng)模塊圖。圖2是本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
的風(fēng)力發(fā)電變槳系統(tǒng)模塊圖。圖3是本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
的串并轉(zhuǎn)換電路電路圖。圖4是本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
的差分通道模擬開關(guān)集成電路電路圖。1、變槳驅(qū)動(dòng)器 7、擴(kuò)展I/O輸出電路3、串并轉(zhuǎn)換電路 9、差分通道模擬開關(guān)集成電路5、數(shù)據(jù)鎖存電路 11、模擬量輸入電路
具體實(shí)施方式
下面參照附圖以示例的方式對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
進(jìn)行說明。
具體實(shí)施方式
的風(fēng)力發(fā)電變槳系統(tǒng)包括槳葉、變槳電機(jī)、變槳驅(qū)動(dòng)器單元和主控 單元。參照?qǐng)D2，槳葉至少需要1個(gè)，通常為3個(gè)，每個(gè)槳葉對(duì)應(yīng)的連接一個(gè)調(diào)節(jié)該槳葉角 度的變槳電機(jī)；每個(gè)變槳電機(jī)對(duì)應(yīng)的連接一個(gè)控制該變槳電機(jī)動(dòng)作的變槳驅(qū)動(dòng)器單元；而 主控單元連接并控制各個(gè)變槳驅(qū)動(dòng)器單元。主控單元由PLC模塊(即PLC主CPU)，編碼器模塊和通訊模塊組成。變槳驅(qū)動(dòng)器單元中設(shè)有變槳驅(qū)動(dòng)器1、1/0端口擴(kuò)展模塊(即I/O擴(kuò)展口)和A/D端口擴(kuò)展模塊(即A/D擴(kuò)展口)。I/O端口擴(kuò)展模塊上設(shè)有多個(gè)系統(tǒng)I/O端口，A/D端口擴(kuò) 展模塊上設(shè)有多個(gè)系統(tǒng)A/D端口。多個(gè)系統(tǒng)I/O端口和多個(gè)系統(tǒng)A/D端口用于采集系統(tǒng)信 息和環(huán)境信息，監(jiān)控風(fēng)力發(fā)電變槳系統(tǒng)運(yùn)行。變槳驅(qū)動(dòng)器單元中還設(shè)有地址位。更具體的，變槳驅(qū)動(dòng)器1具有驅(qū)動(dòng)器I/O端口和驅(qū)動(dòng)器A/D端口，I/O擴(kuò)展模塊連 接驅(qū)動(dòng)器I/O端口 ；A/D端口擴(kuò)展模塊連接驅(qū)動(dòng)器A/D端口和驅(qū)動(dòng)器A/D端口。I/O端口擴(kuò)展模塊包括至少一個(gè)串并轉(zhuǎn)換擴(kuò)展子模塊和至少一個(gè)并串轉(zhuǎn)換擴(kuò)展子 模塊，串并轉(zhuǎn)換擴(kuò)展子模塊用于擴(kuò)展變槳驅(qū)動(dòng)器1的驅(qū)動(dòng)器I/O端口中的輸出端口，并串轉(zhuǎn) 換擴(kuò)展子模塊用于擴(kuò)展變槳驅(qū)動(dòng)器1的驅(qū)動(dòng)器I/O端口中的輸入端口。串并轉(zhuǎn)換擴(kuò)展子模 塊和并串轉(zhuǎn)換擴(kuò)展子模塊均連接3個(gè)驅(qū)動(dòng)器I/O端口，均具有16個(gè)系統(tǒng)I/O端口。圖3揭示了一個(gè)具體的串并轉(zhuǎn)換擴(kuò)展子模塊電路圖，串并轉(zhuǎn)換擴(kuò)展子模塊連接變 槳驅(qū)動(dòng)器1的3個(gè)驅(qū)動(dòng)器I/O端口，包括相互連接的兩個(gè)串并轉(zhuǎn)換電路3、兩個(gè)數(shù)據(jù)鎖存電 路5和兩個(gè)擴(kuò)展I/O輸出電路7。每個(gè)擴(kuò)展I/O輸出電路7上具有8個(gè)系統(tǒng)I/O端口。A/D端口擴(kuò)展模塊包括至少一個(gè)差分通道模擬開關(guān)集成電路9，差分通道模擬開 關(guān)集成電路9連接2個(gè)驅(qū)動(dòng)器I/O端口和2個(gè)驅(qū)動(dòng)器A/D端口，具有8個(gè)系統(tǒng)A/D端口。圖4揭示了一個(gè)具體的差分通道模擬開關(guān)集成電路9電路連接圖。差分通道模擬 開關(guān)集成電路9連接變槳驅(qū)動(dòng)器1的2個(gè)驅(qū)動(dòng)器I/O端口和2個(gè)驅(qū)動(dòng)器A/D端口，具有8 個(gè)系統(tǒng)A/D端口，8個(gè)系統(tǒng)A/D端口連接一個(gè)模擬量輸入電路11。所述主控單元和變槳驅(qū)動(dòng)器單元上分別具有CAN通訊接口，所述主控單元的CAN 通訊接口和變槳驅(qū)動(dòng)器單元的CAN通訊接口使用CAN總線相連接，制定通訊協(xié)議。這樣，可 以將主控單元和變槳驅(qū)動(dòng)器1的I/O信號(hào)和A/D信號(hào)通過CAN總線進(jìn)行傳遞或控制，而不 需要主控單元的PLC模塊統(tǒng)一處理。在變槳系統(tǒng)中，變槳驅(qū)動(dòng)器單元和主控單元之間的CAN總線傳輸距離小于40米， 因此通訊速率可達(dá)1M/S，完全可以滿足變槳系統(tǒng)對(duì)各控制信號(hào)響應(yīng)時(shí)間的要求。變槳驅(qū)動(dòng)器單元上設(shè)有確定變槳驅(qū)動(dòng)器1地址的2個(gè)輸入端子，用以設(shè)定同一變 槳系統(tǒng)中三臺(tái)變槳驅(qū)動(dòng)器1各自的地址，PLC模塊通過CAN通訊中的兩位地址碼來識(shí)別信 號(hào)來源。變槳驅(qū)動(dòng)器1的地址設(shè)定采用端子接線的方式，目的是變槳驅(qū)動(dòng)器1只要裝上就 可以自動(dòng)確認(rèn)其地址，這樣就保持了變槳驅(qū)動(dòng)器1的通用性。更具體的，變槳驅(qū)動(dòng)器1為TI公司的DSP^12CPU芯片，該芯片是一款功能十分強(qiáng) 大的32位定點(diǎn)DSP，它既具有數(shù)字信號(hào)處理能力，又具有強(qiáng)大的事件管理能力和嵌入式控 制功能，特別適用于有大批量數(shù)據(jù)處理的測控場合，共有176引腳，主頻可達(dá)150M，16通道 的AD采樣，精度可達(dá)12位。盡管為示例目的，已經(jīng)公開了本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員將意識(shí)到，在不脫離由所附的權(quán)利要求書公開的本實(shí)用新型的范圍和精神的情況 下，各種改進(jìn)、增加以及取代是可能的。
權(quán)利要求1.一種風(fēng)力發(fā)電變槳系統(tǒng)，包括，至少一個(gè)槳葉；和所述槳葉一一對(duì)應(yīng)的連接，調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)槳葉角度的變槳電機(jī)；和所述變槳電機(jī)一一對(duì)應(yīng)的連接，控制變槳電機(jī)動(dòng)作的變槳驅(qū)動(dòng)器單元；連接并控制所述各個(gè)變槳驅(qū)動(dòng)器單元的主控單元；監(jiān)控風(fēng)力發(fā)電變槳系統(tǒng)運(yùn)行的多個(gè)系統(tǒng)I/O端口和多個(gè)系統(tǒng)A/D端口 ；其特征在于，所述系統(tǒng)I/O端口和系統(tǒng)A/D端口位于各個(gè)變槳驅(qū)動(dòng)器單元中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種風(fēng)力發(fā)電變槳系統(tǒng)，其特征在于所述主控單元由PLC 模塊，編碼器模塊和通訊模塊組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種風(fēng)力發(fā)電變槳系統(tǒng)，其特征在于所述槳葉的數(shù)量為3個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種風(fēng)力發(fā)電變槳系統(tǒng)，其特征在于所述變槳驅(qū)動(dòng)器單 元包括變槳驅(qū)動(dòng)器、I/O端口擴(kuò)展模塊和A/D端口擴(kuò)展模塊，所述變槳驅(qū)動(dòng)器具有驅(qū)動(dòng)器I/ 0端口和驅(qū)動(dòng)器A/D端口，所述I/O擴(kuò)展模塊連接驅(qū)動(dòng)器I/O端口，所述系統(tǒng)I/O端口位于 I/O端口擴(kuò)展模塊上；A/D端口擴(kuò)展模塊連接驅(qū)動(dòng)器A/D端口和驅(qū)動(dòng)器A/D端口，所述系統(tǒng) A/D端口位于A/D端口擴(kuò)展模塊上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4中所述的一種風(fēng)力發(fā)電變槳系統(tǒng)，其特征在于所述I/O端口擴(kuò)展 模塊包括至少一個(gè)串并轉(zhuǎn)換擴(kuò)展子模塊和至少一個(gè)并串轉(zhuǎn)換擴(kuò)展子模塊，所述串并轉(zhuǎn)換電 路和并串轉(zhuǎn)換電路均連接3個(gè)驅(qū)動(dòng)器I/O端口，均具有16個(gè)系統(tǒng)I/O端口。
6.根據(jù)權(quán)利要求4中所述的一種風(fēng)力發(fā)電變槳系統(tǒng)，其特征在于所述A/D端口擴(kuò)展 模塊包括至少一個(gè)差分通道模擬開關(guān)集成電路，所述差分通道模擬開關(guān)集成電路連接2個(gè) 驅(qū)動(dòng)器I/O端口和2個(gè)驅(qū)動(dòng)器A/D端口，具有8個(gè)系統(tǒng)I/O端口。
7.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種風(fēng)力發(fā)電變槳系統(tǒng)，其特征在于所述主控單元和變 槳驅(qū)動(dòng)器單元上分別具有CAN通訊接口，所述主控單元的CAN通訊接口和變槳驅(qū)動(dòng)器單元 的CAN通訊接口使用CAN總線相連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7中所述的一種風(fēng)力發(fā)電變槳系統(tǒng)，其特征在于所述CAN總線的長 度小于40米。
9.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種風(fēng)力發(fā)電變槳系統(tǒng)，其特征在于所述變槳驅(qū)動(dòng)器單 元上設(shè)有確定變槳驅(qū)動(dòng)器地址的2個(gè)輸入端子。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種風(fēng)力發(fā)電變槳系統(tǒng)，包括，槳葉；和所述槳葉一一對(duì)應(yīng)的連接，調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)槳葉角度的變槳電機(jī)；和所述變槳電機(jī)一一對(duì)應(yīng)的連接，控制變槳電機(jī)動(dòng)作的變槳驅(qū)動(dòng)器單元；連接并控制所述各個(gè)變槳驅(qū)動(dòng)器單元的主控單元；監(jiān)控風(fēng)力發(fā)電變槳系統(tǒng)運(yùn)行的多個(gè)系統(tǒng)I/O端口和多個(gè)系統(tǒng)A/D端口；所述系統(tǒng)I/O端口和系統(tǒng)A/D端口位于各個(gè)變槳驅(qū)動(dòng)器單元中。本實(shí)用新型的有益效果是將系統(tǒng)I/O端口和系統(tǒng)A/D端口設(shè)置在槳驅(qū)動(dòng)器單元中，充分利用變槳驅(qū)動(dòng)器單元的閑置能力，從而提高了系統(tǒng)運(yùn)行效率，降低了系統(tǒng)成本。
文檔編號(hào)F03D7/00GK201925091SQ20102065198
公開日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2010年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月10日
發(fā)明者傅建民, 孫明敏, 尤林森, 王政, 肖慶恩 申請(qǐng)人:蘇州能健電氣有限公司