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1、(10)申请公布号 CN 103161663 A (43)申请公布日 2013.06.19 CN 103161663 A *CN103161663A* (21)申请号 201110427078.8 (22)申请日 2011.12.19 F03D 7/00(2006.01) (71)申请人 苏州能健电气有限公司 地址 215122 江苏省苏州市工业园区唯新路 63 号 (72)发明人 傅建民 林盈杰 (54) 发明名称 一种低成本的变桨系统 (57) 摘要 本发明揭示了一种低成本的变桨系统， 包括 PLC 模块， 绝对值编码器和变桨驱动器， 所述变桨 驱动器上设有 DSP 处理器， 所述绝对值编。
2、码器的 输出端通过 SSI 接口与所述 DSP 处理器的输入端 连通， 所述 DSP 处理器的输出端通过通讯方式与 PLC 模块的输入端。本发明利用现有硬件条件， 节 省多个 PLC 模块， 并减少了机柜插头之间的线数， 只需增加PLC模块上的通讯模块， 从而降低了PLC 模块工作负荷， 降低了变桨系统成本。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103161663 A CN 103161663 A *CN103161663A* 1/1。
3、 页 2 1. 一种低成本的变桨系统， 包括 PLC 模块， 绝对值编码器和变桨驱动器， 其特征在于 ： 所述变桨驱动器上设有 DSP 处理器， 所述绝对值编码器的输出端通过 SSI 接口与所述 DSP 处理器的输入端连通， 所述 DSP 处理器的输出端通过通讯方式与 PLC 模块的输入端。 2. 根据权利要求 1 所述的一种低成本的变桨系统， 其特征在于 ： 所述绝对值编码器为 单圈 16 位绝对式角度编码器， 所述绝对值编码器的输出数据形式为格雷码 ； 所述 DSP 处理 器为TMS320F2812 ； 所述SSI接口为SSI208P接口转并口模块 ； 所述绝对值编码器的输出端 与所述 S。
4、SI208P 接口转并口模块的输入端连接 ； 所述 SSI208P 接口转并口模块的八位数据 总线 D0 D7 与所述 TMS320F2812 的低八位数据总线 XD0 XD7 相连 ； 所述 TMS320F2812 的 /XZCS67 与所述 SSI208P 接口转并口模块的 /CS 连接 ； 所述 TMS320F2812 的通用 IO 口 GPIOB4 与所述 SSI208P 接口转并口模块的 START 连接 ； 所述 TMS320F2812 的通用 IO 口 GPIOB5 与所述 SSI208P 接口转并口模块的 /END 连接 ； 所述 SSI208P 接口转并口模块的 CLKMD0。
5、、 CLKMD1 和 GRAY 分别接上拉电阻拉高。 3. 根据权利要求 1 所述的一种低成本的变桨系统， 其特征在于 ： 所述 PLC 模块和所述 DSP 处理器上分别设有一通讯模块。 4. 根据权利要求 3 所述的一种低成本的变桨系统， 其特征在于 ： 所述通讯模块为 485 通讯模块或 CAN 通讯模块。 权 利 要 求 书 CN 103161663 A 2 1/3 页 3 一种低成本的变桨系统 技术领域 0001 本发明涉及风力发电领域， 尤其涉及一种低成本的变桨系统。 背景技术 0002 变桨系统主要实现的功能是根据风速变化， 控制叶片旋转的角度， 保证风力发电 机组恒功率输出， 目。
6、前常用的变桨系统的构成方案包括 ： 一个中控柜， 内含 PLC 模块， 3 个集 成驱动器的轴控制柜， 3 个电池柜， 3 台集成热敏电阻、 绝对值编码器、 制动装置的电机， 3 个 冗余绝对值编码器， 6个限位开关。 电机绝对值编码器信号通过同步串行接口传递给PLC模 块， PLC 模块需要三路 EL5001 编码器模块来接收此信号， 从而获得电机实际位置信号 ； 变桨 驱动器通过安装在电机上的测速发电机或者复合在绝对值编码器上的增量编码器得到电 机实际转速， 用以对电机进行速度控制 ； PLC 模块通过一个 EL4034 模拟量输出模块来输出 模拟电压信号给三个变桨驱动器， 作为速度给定 。
7、； PLC 模块中还需要两个 EL3112 模块来检 测电机电流 ； 以及若干个 EL3204 模块来检测温度 ； 这一系列的模块不仅增加了整个系统的 复杂程度， 使 PLC 模块高负荷运作， 也增加了维护难度， 导致了硬件和人力成本升高。 发明内容 0003 鉴于上述现有技术存在的缺陷， 本发明的目的是提出一种低成本的变浆系统， 以 节省硬件模块， 减少 PLC 模块负荷， 降低 PLC 模块发热， 同时降低成个系统的成本。 0004 本发明的目的将通过以下技术方案得以实现 ： 0005 一种低成本的变桨系统， 包括 PLC 模块， 绝对值编码器和变桨驱动器， 所述变桨驱 动器上设有 DSP。
8、 处理器， 所述绝对值编码器的输出端通过 SSI 接口与所述 DSP 处理器的输 入端连通， 所述 DSP 处理器的输出端通过通讯方式与 PLC 模块的输入端。 0006 优选的， 上述的一种低成本的变桨系统， 其中 ： 所述绝对值编码器为单圈 16 位 绝对式角度编码器， 所述绝对值编码器的输出数据形式为格雷码 ； 所述 DSP 处理器为 TMS320F2812 ； 所述 SSI 接口为 SSI208P 接口转并口模块 ； 所述绝对值编码器的输出端与 所述 SSI208P 接口转并口模块的输入端连接 ； 所述 SSI208P 接口转并口模块的八位数据 总线 D0 D7 与所述 TMS320F。
9、2812 的低八位数据总线 XD0 XD7 相连 ； 因使用的绝对值 编码器为 16 位， 所以仅需一位地址线即可区分绝对值编码器数据高八位和低八位 ； 所述 TMS320F2812 的 /XZCS67 与所述 SSI208P 接口转并口模块的 /CS 连接， 使用外部地址片选 管脚 /XZCS67 作为 SSI208P 接口转并口模块的外部片选信号 ； 所述 TMS320F2812 的通用 IO 口 GPIOB4 与所述 SSI208P 接口转并口模块的 START 连接， 控制 SSI208P 接口转并口模 块启动 ； 所述 TMS320F2812 的通用 IO 口 GPIOB5 与所述 。
10、SSI208P 接口转并口模块的 /END 连接， 进行 SSI208P 接口转并口模块转换结束状态查询 ； 所述 SSI208P 接口转并口模块的 CLKMD0、 CLKMD1 和 GRAY 分别接上拉电阻拉高， 将 SSI208P 接口转并口模块同步时钟频率配 置为 2MHz ； 将 GRAY 管脚拉高， SSI208P 接口转并口模块将绝对值编码器输出的格雷码数据 转换成 BCD 码。 说 明 书 CN 103161663 A 3 2/3 页 4 0007 优选的， 上述的一种低成本的变桨系统， 其中 ： 所述 PLC 模块和所述 DSP 处理器上 分别设有一通讯模块。 0008 优选的。
11、， 上述的一种低成本的变桨系统， 其中 ： 所述通讯模块为 485 通讯模块或 CAN 通讯模块。 0009 本发明通过绝对值编码器的位置信号本身就可以算出电机实际转速， 而且精度比 增量编码器测速精度更高 ； 变桨驱动器本身就在实时检测电机电流， 用以对电机进行调速 控制 ； 变桨驱动器上采用的 DSP 处理器有 16 路 AD 采样通道， 本身可以采集 PT100 检测的温 度信号。因此本发明利用现有硬件条件， PLC 模块内部的很多功能都可以在变桨驱动器内 实现， PLC 模块所需的信息和数据可以通过变桨驱动器与 PLC 模块之间的通讯进行上传， 从 而可以节省 PLC 模块的很多模块，。
12、 并减少了机柜插头之间的线数， PLC 模块上只需增加通讯 模块， 使 PLC 模块专注于变桨系统运动控制， 减少了 PLC 模块工作负荷， 降低了 PLC 模块的 发热量以及整个变桨系统的成本。 0010 以下便结合实施例附图， 对本发明的具体实施方式作进一步的详述， 以使本发明 技术方案更易于理解、 掌握。 附图说明 0011 图 1 是本发明实施例的结构示意图 ； 0012 图2是本发明实施例的TMS320F2812、 SSI208P接口转并口模块和绝对值编码器的 连接原理图 ； 0013 图 3 是本发明实施例的 SSI208P 接口转并口模块的流程图。 具体实施方式 0014 实施例。
13、 ： 0015 本实施例的一种低成本的变桨系统， 如图 1 图 2 所示， 包括 PLC 模块， 绝对值编 码器和变桨驱动器， 变桨驱动器上设有DSP处理器， 绝对值编码器的输出端通过SSI接口与 DSP 处理器的输入端连通， DSP 处理器的输出端通过通讯方式与 PLC 模块的输入端。其中 ： 绝对值编码器为单圈 16 位绝对式角度编码器， 绝对值编码器的输出数据形式为格雷码 ； DSP 处理器为 TMS320F2812 ； SSI 接口为 SSI208P 接口转并口模块 ； 绝对值编码器的输出端 与 SSI208P 接口转并口模块的输入端连接 ； SSI208P 接口转并口模块的八位数据总。
14、线 D0 D7 与 TMS320F2812 的低八位数据总线 XD0 XD7 相连 ； 因使用的绝对值编码器为 16 位， 所 以仅需一位地址线即可区分绝对值编码器数据高八位和低八位 ； TMS320F2812 的 /XZCS67 与 SSI208P 接口转并口模块的 /CS 连接， 使用外部地址片选管脚 /XZCS67 作为 SSI208P 接 口转并口模块的外部片选信号 ； TMS320F2812的通用IO口GPIOB4与SSI208P接口转并口模 块的 START 连接， 控制 SSI208P 接口转并口模块启动 ； TMS320F2812 的通用 IO 口 GPIOB5 与 SSI20。
15、8P 接口转并口模块的 /END 连接， 进行 SSI208P 接口转并口模块转换结束状态查询 ； SSI208P 接口转并口模块的 CLKMD0、 CLKMD1 和 GRAY 分别接上拉电阻拉高， 将 SSI208P 接口 转并口模块同步时钟频率配置为 2MHz ； 将 GRAY 管脚拉高， SSI208P 接口转并口模块将绝对 值编码器输出的格雷码数据转换成 BCD 码。其它控制器的硬件电路依次类推。若绝对值编 码器超过 16 位， 同理可以使用另一位地址位来实现数据区分 PLC 模块和 DSP 处理器上分别 说 明 书 CN 103161663 A 4 3/3 页 5 设有一通讯模块， 。
16、其中 ： 通讯模块为 485 通讯模块或 CAN 通讯模块。 0016 SSI208P 接口转并口模块的启动转换控制和数据读取操作比较简单， 其流程如图 3 所示。测得绝对值编码器位置信号后， DSP 处理器内部即可通过此位置信号计算出电机实 际转速， 同时可以根据 PLC 模块需要， 定时将此位置信号通过通讯方式上传给 PLC 模块。同 理， 所需的电机电流信号由于变桨驱动器本身一直在检测， 也可以通过通讯方式传递给 PLC 模块。变桨驱动器上的 TMS320F2812 有 16 路 AD 转换通道， 除去变桨驱动器本身需要检测 的电流电压等信号外， 还剩余一些 AD 转换通道， 可以变桨系。
17、统内部的一些温度检测信号分 别输入到各个变桨驱动器中检测， 控制板上只需增加相应的信号调理电路即可。检测到的 温度信号也可以通过通讯方式传递给 PLC 模块， PLC 模块上只需增加一个通讯模块即可， 而 DSP 处理器上本身就集成有 485 通讯、 CAN 通讯功能， 从数据传输速率考虑， 采用 CAN 通讯更 合适。通讯的数据可以按照其重要程度分为几类， 对以重要数据可以采用定时中断方式发 送， 以满足实时性要求 ； 对于重要性不高的数据， 可以采用轮询方式定时发送， 定时周期依 据 PLC 模块需求而定。 0017 本实施例的绝对值编码器的位置信号本身就可以算出电机实际转速， 而且精度比。
18、 增量编码器测速精度更高 ； 变桨驱动器本身就在实时检测电机电流， 用以对电机进行调速 控制 ； 变桨驱动器上采用的 DSP 处理器有 16 路 AD 采样通道， 本身可以采集 PT100 检测的温 度信号。因此本实施例利用现有硬件条件， PLC 模块内部的很多功能都可以在变桨驱动器 内实现， PLC 模块所需的信息和数据可以通过变桨驱动器与 PLC 模块之间的通讯进行上传， 从而可以节省 PLC 模块的很多模块， 并减少了机柜插头之间的线数， PLC 模块上只需增加通 讯模块， 使 PLC 模块专注于变桨系统运动控制， 减少了 PLC 模块工作负荷， 降低了 PLC 模块 的发热量以及整个变桨系统的成本。 0018 本发明尚有多种实施方式， 凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方 案， 均落在本发明的保护范围之内。 说 明 书 CN 103161663 A 5 1/2 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103161663 A 6 2/2 页 7 图 3 说 明 书 附 图 CN 103161663 A 7 。