專利名稱：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳用伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳用伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
風(fēng)力發(fā)電控制技術(shù)領(lǐng)域中風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳用伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)主要功能是根據(jù)實(shí)時(shí)的風(fēng)況信息調(diào)整風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的槳葉，使槳葉始終保持在能夠獲得最大能量輸出的角度、位置等。然而，由于風(fēng)況的實(shí)時(shí)可變性及氣動(dòng)效應(yīng)的影響，變槳距控制系統(tǒng)已經(jīng)成為多變量非線性的不確定系統(tǒng)?，F(xiàn)有的變槳距控制系統(tǒng)主要通過(guò)PID控制來(lái)實(shí)現(xiàn)控制目的。這種方法首先往往需要建立有效的系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，而空氣動(dòng)力學(xué)的不確定性和系統(tǒng)的復(fù)雜性， 使建立一個(gè)精確地系統(tǒng)模型非常困難，基于現(xiàn)有技術(shù)的這種缺陷與產(chǎn)品精確需求，需要開(kāi)發(fā)一種根據(jù)風(fēng)況信息實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)槳葉的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳用伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是針對(duì)上述背景技術(shù)存在的缺陷，提供一種可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)變槳的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳用伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳用伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)與主控系統(tǒng)相互連接，用于控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的變槳用電機(jī)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳用伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)包括一復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD、一電流信號(hào)采集模塊、一旋變解碼電路、一模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC、一處理器DSP、一驅(qū)動(dòng)電路模塊、一旋轉(zhuǎn)變壓器及一智能功率模塊IPM，其中，電流信號(hào)采集模塊用于采集輸入變槳用電機(jī)的電流信號(hào)，旋轉(zhuǎn)變換器用于接受旋變解碼電路送來(lái)的激勵(lì)信號(hào)，且該旋轉(zhuǎn)變壓器可根據(jù)激勵(lì)信號(hào)感應(yīng)輸出兩路正交的帶有位置信息的調(diào)制信號(hào)給旋變解碼電路，模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC用于轉(zhuǎn)換電流信號(hào)采集模塊送來(lái)的電流信號(hào)，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)經(jīng)由復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD緩存，處理器DSP通過(guò)復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD中的譯碼電路獲取該數(shù)據(jù)，旋變解碼電路用于解碼旋轉(zhuǎn)變壓器送出的兩路正交的信號(hào)并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的速度信號(hào)和位置信號(hào)，處理器DSP可通過(guò)復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD來(lái)控制模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC和旋變解碼電路的工作、獲取它們的數(shù)據(jù)、并可直接控制驅(qū)動(dòng)電路模塊的工作，驅(qū)動(dòng)電路模塊用于接收、處理來(lái)自處理器DSP送出的調(diào)整控制指令并將所述調(diào)整控制指令轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)信號(hào)，智能功率模塊IPM接受驅(qū)動(dòng)電路模塊送入的驅(qū)動(dòng)信號(hào)并根據(jù)該驅(qū)動(dòng)信號(hào)調(diào)整變槳用電機(jī)兩端的電壓。綜上所述，本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳用伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)可根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主控系統(tǒng)采集到的風(fēng)況信息實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)變槳，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的槳葉始終保持在最佳的功率輸出狀態(tài)。


圖1為本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳用伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳用伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)工作原理示意圖。
具體實(shí)施例方式為詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所達(dá)成目的及效果，以下茲例舉實(shí)施例并配合附圖詳予說(shuō)明。請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳用伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)100包括一復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD10、一旋變解碼電路20、一模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC30、一處理器DSP40、一驅(qū)動(dòng)電路模塊50、一智能功率模塊IPM60、一旋轉(zhuǎn)變壓器70及一信號(hào)調(diào)整電路模塊80、一電流信號(hào)采集模塊90。電流信號(hào)采集模塊90架設(shè)在向變槳用電機(jī)200輸入電流的線路上，用于采集輸入變槳用電機(jī)200的電流信號(hào)，所述電流信號(hào)為模擬信號(hào)。信號(hào)調(diào)整電路模塊80架設(shè)在模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC30與電流信號(hào)采集模塊90之間，用于調(diào)整電流信號(hào)采集模塊90采集的電流信號(hào)，以提高電流信號(hào)采集模塊90輸向模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC30的電流信號(hào)的線性度和精度。具體的，采集到的電流信號(hào)經(jīng)信號(hào)調(diào)整電路模塊80 的濾波、放大等處理后由模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC30接受。模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC30根據(jù)處理器DSP40的控制指令對(duì)相應(yīng)的電流信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換和傳輸。旋轉(zhuǎn)變換器70用于接受旋變解碼電路20送來(lái)的激勵(lì)信號(hào)，且該旋轉(zhuǎn)變壓器70可根據(jù)激勵(lì)信號(hào)感應(yīng)輸出兩路正交的帶有位置信息的調(diào)制信號(hào)給旋變解碼電路20。所述旋變解碼電路20用于解碼所述旋轉(zhuǎn)變壓器70送出的兩路正交的信號(hào)并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的速度信號(hào)和位置信號(hào)，故而達(dá)成信號(hào)采集的目的。所述旋變解碼電路20送出的速度信號(hào)和位置信號(hào)是數(shù)字信號(hào)。處理器DSP40可通過(guò)復(fù)雜可編程邏輯器件CPLDlO來(lái)控制模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC30和旋變解碼電路20的工作并可控制驅(qū)動(dòng)電路模塊50的工作。具體的，處理器DSP40可讀取模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC30送入復(fù)雜可編程邏輯器件CPLDlO內(nèi)暫存的電流信號(hào)；同時(shí)，處理器40可讀取旋變解碼電路20送入復(fù)雜可編程邏輯器件CPLDlO內(nèi)暫存的速度信號(hào)和位置信號(hào)。在本具體實(shí)施例中，處理器DSP40通過(guò)數(shù)據(jù)總線送出相應(yīng)的控制指令給復(fù)雜可變程邏輯器件 CPLDlO。處理器DSP40比較主控系統(tǒng)(圖中未示)輸出的驅(qū)動(dòng)變槳用電機(jī)200的速度信號(hào)與旋變解碼電路20送入的速度信號(hào)，求出兩電流信號(hào)之間的誤差，處理器DSP比較送出的電流指令所要求的電流信號(hào)與電流信號(hào)采集模塊90采集到的電流信號(hào)，求出兩電流信號(hào)的誤差后作相應(yīng)分析處理并輸出調(diào)整控制指令給驅(qū)動(dòng)電路模塊50。模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC30用于轉(zhuǎn)換電流信號(hào)采集模塊送來(lái)的電流信號(hào)，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)暫存在復(fù)雜可編程邏輯器件CPLDlO中，以供處理器DSP40讀取。具體的，模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC30 可用于將經(jīng)信號(hào)調(diào)整電路模塊80處理后送入的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并送入復(fù)雜可變程序邏輯器件CPLD10。請(qǐng)續(xù)參閱圖1，復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD10，具有譯碼、數(shù)據(jù)暫存及故障處理功能。具體的，所述復(fù)雜可編程邏輯器件CPLDlO可用于將處理器DSP40輸入的控制指令譯碼成模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC30及旋變解碼電路20可接受的控制信號(hào)并可通過(guò)上述控制信號(hào)來(lái)控制模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC30及旋變解碼電路20工作；可用于暫存旋變解碼電路20及模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC30送入的速度信號(hào)、位置信號(hào)及電流信號(hào)；可用于監(jiān)測(cè)輸向變槳用電機(jī)200的電壓、電流及智能功率模塊IPM60的溫度，對(duì)過(guò)壓、過(guò)流、欠壓及過(guò)溫進(jìn)行處理，以保證變槳用電機(jī)的安全運(yùn)行。驅(qū)動(dòng)電路模塊50用于處理來(lái)自處理器DSP40送出的調(diào)整控制指令并將所述調(diào)整控制指令轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)信號(hào)。智能功率模塊IPM60接受驅(qū)動(dòng)電路模塊50送入的驅(qū)動(dòng)信號(hào)并根據(jù)驅(qū)動(dòng)信號(hào)調(diào)整變槳用電機(jī)200兩端的電壓，進(jìn)而達(dá)到根據(jù)實(shí)時(shí)的風(fēng)況準(zhǔn)確地調(diào)整變槳用電機(jī)200的速度、 電流等。請(qǐng)續(xù)參閱圖1，本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳用伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)100的復(fù)雜可編程邏輯器件CPLDlO分別與模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC30、處理器DSP40及旋變解碼電路20以并行接口的方式實(shí)現(xiàn)各器件模塊的電連接。采用并行接口的連接方式可有效地提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳用伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)100處理數(shù)據(jù)的速度，使處理器DSP負(fù)荷大大降低，易于置入復(fù)雜的控制算法，整體上提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳用伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)100處理數(shù)據(jù)的能力和效率。請(qǐng)參閱圖2，處理器DSP40內(nèi)置有至少一速度調(diào)節(jié)器401、一電流調(diào)節(jié)器402及一 PWM發(fā)生器403。請(qǐng)續(xù)參閱圖1及圖2，本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳用伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)100的工作原理如下風(fēng)力發(fā)電機(jī)組(圖中未示)的主控系統(tǒng)(圖中未示)根據(jù)采集到的風(fēng)況信息給出相應(yīng)的速度指令并驅(qū)動(dòng)變槳用電機(jī)200動(dòng)作以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的變槳?jiǎng)幼鳎恍兘獯a電路20將旋轉(zhuǎn)變壓器70將感應(yīng)送入的帶位置信息的調(diào)制模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)后送出；所述速度信號(hào)可由復(fù)雜可編程邏輯器件CPLDlO輸向所述處理器DSP40 ；所述處理器DSP40比較主控系統(tǒng)給出的速度指令與處理器DSP40讀取的速度信號(hào)并根據(jù)比較后的速度誤差信號(hào)控制速度調(diào)節(jié)器401給出相應(yīng)的電流指令。該電流指令與采集到的電流值進(jìn)行比較，處理器DSP40根據(jù)比較后的電流誤差信號(hào)控制電流調(diào)節(jié)器402給出相應(yīng)的電壓指令；電流調(diào)節(jié)器402輸出相應(yīng)的電壓調(diào)節(jié)指令給PWM發(fā)生器403，所述PWM發(fā)生器403將電壓調(diào)節(jié)指令轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)并送給智能功率模塊IPM80，所述智能功率模塊IPM80接收并根據(jù)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)調(diào)整變槳用電機(jī)200兩端的電壓，于此同時(shí)，變槳用電機(jī)200根據(jù)加載在其兩端的電壓輸出相應(yīng)的功率，進(jìn)而確保風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的槳葉能夠調(diào)整到最佳的功率輸出狀態(tài)。所述的變槳用電機(jī)200被調(diào)整后，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳用伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)100各器件模塊繼續(xù)執(zhí)行各自的功能，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變槳用電機(jī)200的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息并進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換、比較、控制等動(dòng)作后實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)變槳。綜上所述，本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳用伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)100可根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組組的主控系統(tǒng)采集到的風(fēng)況信息實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)變槳，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的槳葉始終保持在最佳的功率輸出狀態(tài)。以上所述的技術(shù)方案僅為本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳用伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)100的較佳實(shí)施例，任何在本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳用伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)100基礎(chǔ)上所作的等效變換或替換都包含在本專利的權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳用伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，與主控系統(tǒng)相互連接，用于控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的變槳用電機(jī)，其特征在于包括一復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD、一電流信號(hào)采集模塊、一旋變解碼電路、一模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC、一處理器DSP、一驅(qū)動(dòng)電路模塊、一旋轉(zhuǎn)變壓器及一智能功率模塊IPM，其中，電流信號(hào)采集模塊用于采集輸入變槳用電機(jī)的電流信號(hào)，旋轉(zhuǎn)變換器用于接受旋變解碼電路送來(lái)的激勵(lì)信號(hào)，且該旋轉(zhuǎn)變壓器可根據(jù)激勵(lì)信號(hào)感應(yīng)輸出兩路正交的帶有位置信息的調(diào)制信號(hào)給旋變解碼電路，模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC用于轉(zhuǎn)換電流信號(hào)采集模塊送來(lái)的電流信號(hào)，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)經(jīng)由復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD緩存，處理器 DSP通過(guò)復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD中的譯碼電路獲取該數(shù)據(jù)，旋變解碼電路用于解碼旋轉(zhuǎn)變壓器送出的兩路正交的信號(hào)并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的速度信號(hào)和位置信號(hào)，處理器DSP可通過(guò)復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD來(lái)控制模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC和旋變解碼電路的工作、獲取相關(guān)的數(shù)據(jù)、 并可直接控制驅(qū)動(dòng)電路模塊的工作，驅(qū)動(dòng)電路模塊用于接收、處理來(lái)自處理器DSP送出的調(diào)整控制指令并將所述調(diào)整控制指令轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)信號(hào)，智能功率模塊IPM接受驅(qū)動(dòng)電路模塊送入的驅(qū)動(dòng)信號(hào)并根據(jù)該驅(qū)動(dòng)信號(hào)調(diào)整變槳用電機(jī)兩端的電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳用伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于所述復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD分別與模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC、處理器DSP及旋變解碼電路以并行接口的方式實(shí)現(xiàn)各器件模塊的電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳用伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳用伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)還包括一信號(hào)調(diào)整電路模塊，架設(shè)在模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC與電流信號(hào)采集模塊之間，用于調(diào)整電流信號(hào)采集模塊采集的電流信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳用伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)變壓器安裝在變槳用電機(jī)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳用伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于所述電流信號(hào)采集模塊架設(shè)在向變槳用電機(jī)輸入電流的線路上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳用伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于所述處理器DSP內(nèi)置有至少一速度調(diào)節(jié)器、一電流調(diào)節(jié)器及一 PWM發(fā)生器。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳用伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，與主控系統(tǒng)相互連接，用于控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的變槳用電機(jī)。該風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳用伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)包括一復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD、一電流信號(hào)采集模塊、一旋變解碼電路、一模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC、一處理器DSP、一驅(qū)動(dòng)電路模塊、一旋轉(zhuǎn)變壓器及一智能功率模塊IPM。本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳用伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)可根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主控系統(tǒng)采集到的風(fēng)況信息實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)變槳，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的槳葉始終保持在最佳的功率輸出狀態(tài)。
文檔編號(hào)F03D7/00GK102192084SQ20111016884
公開(kāi)日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月22日
發(fā)明者張宇行, 苗強(qiáng), 譚勇 申請(qǐng)人:成都阜特科技有限公司