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(fēng)電有限公司（DEW）總部位于四川省德陽(yáng)市，是綠色能源、鐵路電氣化、環(huán)保技術(shù)及重工業(yè)領(lǐng)域的領(lǐng)導者。東方風(fēng)電從 2004 年起開(kāi)始涉足風(fēng)機制造，是國內綠色能源風(fēng)景線(xiàn)的主創(chuàng )力量。自此以后，公司為國內外客戶(hù)交付了 7000 多臺風(fēng)電機組 —直驅型和雙饋型風(fēng)機 — 公司借助倍?；?PC 的先進(jìn)控制技術(shù)在風(fēng)機變槳系統的成功應用，得以在國內外風(fēng)電控制系統領(lǐng)域脫穎而出。

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

CX9020 嵌入式控制器是變槳控制系統的核心

東方風(fēng)電立足于超過(guò) 7000 臺風(fēng)電機組的運行經(jīng)驗，自主開(kāi)發(fā)自己品牌的變槳系統。在經(jīng)過(guò)仔細分析比較后，東方風(fēng)電最終選用交流伺服驅動(dòng)器和交流伺服電機方案。因為它們具有結構簡(jiǎn)單、可靠耐用、成本低、維護方便等特點(diǎn)。東方風(fēng)電自主開(kāi)發(fā)的變槳系統的系統結構主要由三個(gè)相同的軸控單元構成：三個(gè)葉片軸的每個(gè)軸都有一個(gè)軸控制柜、一個(gè)后備電源柜、一個(gè)變槳電機、兩個(gè)槳葉冗余角度編碼器、兩個(gè)限位開(kāi)關(guān)及其它附件。交流變槳系統的核心由一個(gè)控制三個(gè)軸單元的主控制單元構成?？刂破脚_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(gè)執行單元的核心部件選用的是風(fēng)電專(zhuān)用的伺服驅動(dòng)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(yōu)化及可靠性。

CX9020 嵌入式控制器結構極為緊湊。同時(shí)，其工作溫度范圍在 -25 … +60℃ 之間，可以滿(mǎn)足極其嚴苛的環(huán)境要求?？刂葡到y上運行的是東方風(fēng)電自主研發(fā)的程序，一方面用于實(shí)現葉片變槳距的控制和調節，另一方面用于實(shí)現對整個(gè)變槳系統實(shí)時(shí)狀態(tài)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(shí)變槳系統中使用 CANopen 從站端子模塊 EL6751 實(shí)現變槳系統的主控制器 CX9020 與風(fēng)機主控制器之間的通訊。中央控制器 CX9020 和三個(gè)軸驅動(dòng)器之間通過(guò) EL6751 模塊實(shí)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(tài)信息。此外，在線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)功能，例如用于在變槳系統出故障時(shí)進(jìn)行軟件更新和故障分析，可以通過(guò)嵌入式控制器的網(wǎng)絡(luò )接口實(shí)現。

使用 TwinCAT 輕松編程

倍福的 TwinCAT 軟件作為一款通用的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境和控制平臺，支持結構化文本（ST）和梯形圖（LD）等IEC61131-3 語(yǔ)言及多種高級編程語(yǔ)言，從而可輕松完成編程過(guò)程?！霸谧儤到y開(kāi)發(fā)期間，東方風(fēng)電的工程師們在倍福中國風(fēng)電工程師的協(xié)助下，大大縮短了整個(gè)軟件開(kāi)發(fā)周期?！睎|方風(fēng)電公司負責此項目的研發(fā)工程師李博評論道。全新一代的變槳系統彰顯了東方風(fēng)電不斷追求技術(shù)創(chuàng )新的精神。李博堅信，東方風(fēng)電和倍福中國還將展開(kāi)全新的戰略合作，強強聯(lián)手，助力中國新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展！

東方電氣公司為國內外客戶(hù)交付了 7000 多臺風(fēng)電機組。公司借助倍?；?PC 的先進(jìn)控制技術(shù)在風(fēng)機變槳系統的成功應用，得以在國內外風(fēng)電控制系統領(lǐng)域脫穎而出