风力发电技术及其新型风机电控系统的应用

⑴ ARK3382能够提供3个以上的网络接口

有良好的兼容特性，可以和下游的设备组成有机的连接。主频必须1G以上，并且能够配合用户的程序稳定的运行。2个RS-232接口，一个USB接口。尺寸要求能够放在风机设备里面，重量轻。AT供电模式，直流供电，不能干扰其他的设备。

由于设备要在风塔内运行，风塔内的环境比较严苛，要求温度-20℃～60℃，抗灰尘，无风扇设计，24小时不停机运行。要求带一个15监控屏，直流供电。

⑵ ARK3382适合无人监守工作站

由于风扇是在恶劣环境下最容易出问题的故障点，ARK系列工控机的无风扇特性大大提高了机器的MTTF(平均无故障时间)。传导散热拥有良好的密封性，可以有效的隔绝灰尘腐蚀性气体对信号传导点的氧化作用而导致的宕机，减少维护费用，适合在电力监控点及DCS应用的高灰尘、温度变化比较大的无人职守场合使用。RK-3382使用的集成多网口all in one方案，不用再通过扩展方式，可以节省成本。

4.3 采用可编程控制器(如KT98和KT97)编程控制器风力发电系统的前端——电控系统的核心应用

该网络使用2台KT98分别作为机舱控制器和变桨控制器，1台KT97作为主控制器。他们的主要功能为：

⑴ 机舱控制器。负责处理各传感器(含风速风向仪)、输入输出点的信号采集、双馈变频器给定计算以及与双馈变频器、变桨控制器、主控制器之间的数据通讯。

⑵ 变桨控制器。处理变桨系统信号采集，负责进行变桨系统计算，生成变桨变频器，负责变桨变频器及机舱控制器、主控制器之间的数据通讯。

⑶ 主控制器。负责与机舱控制器、变桨控制器之间进行以太网通讯，远程监控系统通讯以及塔筒底部的信号采集。

3个控制器之间采用以太网通讯，保证了通讯速率。控制器与变频器之间采用CAN总线通讯，速率可达1MbVte/s。在保证速率的前提下，通讯可靠性也得到了提高。这样构成的控制结构具有分工明确、实时性强、稳定可靠的特点。KT98和KT97可编程控制器(PLC)为ABB AC31 90系列。

5 风机并网逆变电源

风机并网发电是将风力发电机所发出的交流电经过整流逆变成交流电并馈送电网。同太阳发电一样，风力发电是新能源发电走向可持续发展的必由之路。

风机并网发电系统通过把风能转化为电能，直接通过风力发电并网逆变器，把电能并到电网上。图3为风机并网逆变电源方案示意图。近年来，大型并网风力发电机组引入我国，大量风电机组安装在风资源丰富地区组成风电场，接入地区电网供电。

下面仅以风力（或太阳能）发电专用正弦波逆变电源作简介。

风力发电专用逆变电源是太阳能、风力发电系统的核心部件，本电源针对新能源发电系统的特点设计制造，主要应用于太阳能电站、风力发电站，风、光、油、蓄互补发电系统和户用太阳能供电系统。其工作原理见图4所示框图。

其性能特点为：DSP芯片控制，智能功率模块组装，纯正弦波输出，输出稳压、稳频；具有过压、欠压、过载、短路、输入极性接反等各种保护功能，而逆变效率≥85%，具有交流旁路功能，输入输出优异的EMI/EMC指标，可配备RS232/485接口，是高可靠性、高效率的正弦波逆变电源。

6 结语

从以上分析可知，风机电控系统的核心部件——控制器（嵌入式工控机）是用于风力机的监控和控制两个方面。该嵌入式工控机作为风力发电系统的前端，逐步取代由微控制器和专有的总线系统组成的传统控制器。由于它具有独特的优势，所以基于嵌入式工控机前端的风力发电控制系统是实现提升发电系统效能、减少成本、获取更多利润的有效途径。■