一种集成化风电控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及风力发电领域，特别涉及一种集成化风电控制系统，包括集成化控制器、实时工业以太网、变流器执行机构、变桨执行机构、主控执行机构以及监控设备，所述变流器执行机构、变桨执行机构、主控执行机构以及监控设备均通过实时工业以太网与集成化控制器1相连。集成化风电控制系统的目标是将此主控、变桨及变流器控制器有机地集成到一个控制器中，通结合实时工业以太网等技术手段实现的，这一方面能够最大限度地综合各个子系统的信息量，提高风电机组控制性能；另一方面能够减小硬件数量和接口，统一开发工具，在方便升级和维护的同时，减低成本。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及风力发电领域，特别涉及一种集成化风电控制系统。
技术介绍
大容量并网风力发电系统的电控系统是风电机组实现稳定运行和全功率发电的核心，它主要包含主控系统、变桨系统和变流器系统等三大电控子系统。主控系统包括主控制器及其执行机构。变流器系统包括变流器控制器及其执行机构。变桨系统包括变桨控制器及其执行机构。对于传统的风电机组，这三大系统多为独立的单元，有的置于塔基，有的置于塔顶。并且由于供应商不同，他们之间通过各种现场总线（如CAN，PROFIBUS、RS485等）或硬接线方式进行交互。同时目前风电系统的监控通常采用以太网方式，因此现场总线数据还要通过网关装置接入以太网中以便监控。这种分散式的风电机控制系统架构带来了许多的问题，包括：1.因为子系统控制器只与主控制器通信而不会彼此通信，因此子系统控制器之间信息呈现出隔离状态，子系统控制器间不能彼此协调，控制性能受限制。2.子系统控制器只会将一部分信息发送给主控制器，因此主控制器无法了解子系统的全部内部状态和信息，特别是很难了解子系统内部的故障原因，给精确故障诊断带来困难。3.子系统控制器与主控之间繁重的数据通信会占用较多的CPU执行时间，进而影响控制性能。4.控制系统中的通信方式不统一，不同的通信系统的协议转换带来额外的开销，同时导致系统可靠性降低。5.各个子控制器往往由不同厂家设计，器开发工具不统一，对于整机厂现场维护非常不利。
技术实现思路
为克服上述传统方案中的种种弊端，本技术专利提出一种集成化风电控制系统。为实现上述目的，本技术的技术方案如下：一种集成化风电控制系统，其特征在于：包括集成化控制器1、实时工业以太网2、变流器执行机构3、变桨执行机构4、主控执行机构5以及监控设备6，所述变流器执行机构3、变桨执行机构4、主控执行机构5以及监控设备6均通过实时工业以太网2与集成化控制器1相连。所述集成化控制器1通过网口连接到实时工业以太网2，变流器执行机构3、变桨执行机构4、主控执行机构5以及监控设备6分别通过各自的网口连接到实时工业以太网2上。所述集成化控制器1包括工控机及其电源和IO；所述变流器执行机构3为变流器的功率电路。所述变桨执行机构4包括变桨电变桨驱动器和变桨电机；所述主控执行机构5通常偏航系统和刹车系统。所述监控设备6包括人机显示设备。所述人机显示设备为触摸屏幕。集成化控制器1通过实时工业以太网2给变流器执行机构3、变桨执行机构4、主控执行机构5以及监控设备6发送控制命令；变流器执行机构3、变桨执行机构4、主控执行机构5以及监控设备6通过实时工业以太网2将反馈数据发给集成化控制器1。集成化控制系统中的实时工业以太网2不仅要兼容传统的工业以太网，还要具有实时性，且实时响应时间≤0.5ms。本技术的优点在于：1、集成化风电控制系统的目标是将此主控、变桨及变流器控制器有机地集成到一个控制器中，通过使用高性能的工控机并在其中进行统一的软件编程，同时结合实时工业以太网等技术手段实现的，这一方面能够最大限度地综合各个子系统的信息量，提高风电机组控制性能；另一方面能够减小硬件数量和接口，统一开发工具，在方便升级和维护的同时，减低成本。2、主控、变桨、变流器乃至监控的核心控制实现“多合一”。即一个集成化控制器就可完成风电机组的所有核心控制功能，进而能最大限度地综合各个子系统的信息量，提高风电机组控制性能。3、风电机组各执行机构与集成化控制器之间应采用工业以太网架构来贯彻实现“一网到底”的理念。即所有主控、变桨、变流器执行机构乃至本地和远程监控设备都通过一个统一的以太网络实现互联。既无需硬接线，也无需其他形式的现场总线，从而具有硬件接口少，系统可靠性高和易于维护性的特点。4、该工业以太网构架要具有“强实时性”的特点（实时响应时间≤0.5ms）。该工业以太网不仅要兼容传统的以太网，兼容无实时性要求的监控设备，也要兼容具有实时性要求的主控、变桨控制的执行机构，更要满足具有强实时性特点的变流器控制的要求。附图说明图1是本技术一种集成化风电控制系统的组成框图。图2是本实用一种集成化风电控制系统的集成化控制软件组成框图。图3是本技术一种集成化风电控制系统的一种实施例。具体实施方式实施例1一种集成化风电控制系统包括集成化控制器1、实时工业以太网2、变流器执行机构3、变桨执行机构4、主控执行机构5以及监控设备6，所述变流器执行机构3、变桨执行机构4、主控执行机构5以及监控设备6均通过实时工业以太网2与集成化控制器1相连。集成化控制器1通过实时工业以太网2给变流器执行机构3、变桨执行机构4、主控执行机构5以及监控设备6发送控制命令；变流器执行机构3、变桨执行机构4、主控执行机构5以及监控设备6通过实时工业以太网2将反馈数据发给集成化控制器1。集成化风电控制系统的目标是将此主控、变桨及变流器控制器有机地集成到一个控制器中，通过使用高性能的工控机并在其中进行统一的软件编程，同时结合实时工业以太网等技术手段实现的，这一方面能够最大限度地综合各个子系统的信息量，提高风电机组控制性能；另一方面能够减小硬件数量和接口，统一开发工具，在方便升级和维护的同时，减低成本。实施例2一种集成化风电控制系统包括集成化控制器1、实时工业以太网2、变流器执行机构3、变桨执行机构4、主控执行机构5以及监控设备6，所述变流器执行机构3、变桨执行机构4、主控执行机构5以及监控设备6均通过实时工业以太网2与集成化控制器1相连。所述集成化控制器1通过网口连接到实时工业以太网2，变流器执行机构3、变桨执行机构4、主控执行机构5以及监控设备6分别通过各自的网口连接到实时工业以太网2上。所述集成化控制器1包括工控机及其电源和IO；所述变流器执行机构3为变流器的功率电路。所述变桨执行机构4包括变桨电变桨驱动器和变桨电机；所述主控执行机构5通常偏航系统和刹车系统。所述监控设备6包括人机显示设备。所述人机显示设备为触摸屏幕。集成化控制器1通过实时工业以太网2给变流器执行机构3、变桨执行机构4、主控执行机构5以及监控设备6发送控制命令；变流器执行机构3、变桨执行机构4、主控执行机构5以及监控设备6通过实时工业以太网2将反馈数据发给集成化控制器1。集成化控制系统中的实时工业以太网2不仅要兼容传统的工业以太网，还要具有实时性，且实时响应时间≤0.5ms。集成化风电控制系统的目标是将此主控、变桨及变流器控制器有机地集成到一个控制器中，通过使用高性能的工控机并在其中进行统一的软件编程，同时结合实时工业以太网等技术手段实现的，这一方面能够最大限度地综合各个子系统的信息量，提高风电机组控制性能；另一方面能够减小硬件数量和接口，统一开发工具，在方便升级和维护的同时，减低成本。主控、变桨、变流器乃至监控的核心控制实现“多合一”。即一个集成化控制器就可完成风电机组的所有核心控制功能，进而能最大限度地综合各个子系统的信息量，提高风电机组控制性能。风电机组各执行机构与集成化控制器之间应采用工业以太网架构来贯彻实现“一网到底”的理念。即所有主控、变桨、变流器执行机构乃至本地和远程监控设备都通过一个统一的以太网络实现互联。既无需硬接线，也无需其他形式的现场总线，从而具有硬件接口少，系统可靠性高和易于维护性的特本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成化风电控制系统，其特征在于：包括集成化控制器（1）、实时工业以太网（2）、变流器执行机构（3）、变桨执行机构（4）、主控执行机构（5）以及监控设备（6），所述变流器执行机构（3）、变桨执行机构（4）、主控执行机构（5）以及监控设备（6）均通过实时工业以太网（2）与集成化控制器（1）相连。

【技术特征摘要】
1.一种集成化风电控制系统，其特征在于：包括集成化控制器（1）、实时工业以太网（2）、变流器执行机构（3）、变桨执行机构（4）、主控执行机构（5）以及监控设备（6），所述变流器执行机构（3）、变桨执行机构（4）、主控执行机构（5）以及监控设备（6）均通过实时工业以太网（2）与集成化控制器（1）相连。2.根据权利要求1所述的一种集成化风电控制系统，其特征在于：所述集成化控制器（1）通过网口连接到实时工业以太网（2），变流器执行机构（3）、变桨执行机构（4）、主控执行机构（5）以及监控设备（6）分别通过各自的网口连接到实时工业以太网（2）上。3.根据权利要求2所述的一种集成化风电...

【专利技术属性】
技术研发人员：周宏林，代同振，吴小田，唐健，况明伟，
申请(专利权)人：中国东方电气集团有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51