浅谈CAN总线在风力发电中的重要性

　　CAN是控制器局域网络(Controller Area Network, CAN)的简称，是由研发和生产汽车电子产品著称的德国BOSCH公司开发了的，并最终成为国际标准（ISO118?8）。是国际上应用最广泛的现场总线之一。 在北美和西欧，CAN总线协议已经成为汽车计算机控制系统和嵌入式工业控制局域网的标准总线，并且拥有以CAN为底层协议专为大型货车和重工机械车辆设计的J1939协议。近年来，其所具有的高可靠性和良好的错误检测能力受到重视，被广泛应用于汽车计算机控制系统和环境温度恶劣、电磁辐射强和振动大的工业环境。

　　2 系统结构与功能

　　本文基于分散控制系统理念，针对双馈型变速恒频风力发电机组设计控制系统。双馈型风电机组控制系统基本结构如图1所示。

　　图1 双馈型风电机组控制系统基本结构

　　主控制器选用32位嵌入式处理器at91rm9200，通过硬件设计扩展外围can接口，实现与其它节点的通信。同时外接带触摸屏的lcd显示器，监控界面利用嵌入式qt设计，对整个机组实时监控。主控制器通过以太网与风电场控制中心通信。变桨控制器和变频控制器通过i/o通道采集接收各传感器数据，并进行相关计算与判断，输出控制信号，实现智能分散控制，同时向主控制器发送机组参数并接收主控命令。整体结构框图如图2。

　　图2 风力发电机组控制系统整体结构

　　主控制器位于地面控制柜，变桨控制器位于机舱控制柜，变频控制器分电机侧和网侧两部分，位于地面控制柜。模块与模块之间can总线信号经光电转换后使用光纤连接。

　　3 can接口硬件设计

　　can是一种基于广播的通讯机制，报文依靠报文标识符来进行识别。can协议支持两种帧格式，不同之处在于标识符域的长度不同，一种被称为can标准帧，支持11bit的标识符长度；另一种称为can扩展帧，支持29bit的标识符。

　　can接口芯片选用philips公司的can独立控制器sja1000。arm处理器at91rm9200内部集成了外部总线接口ebi，通过此接口与sja1000连接。从sja1000输出的can信号，通过光藕器件隔离后连接到收发器tja1050，收发器的输出与总线连接。

　　sja1000的地址线和数据线是分时复用的，而at91rm9200的外部数据总线接口ebi的地址线和数据线是相互独立的，因此，需要通过软件编程实现地址的锁存，以达到数据和地址的分时传输。硬件原理图如图3[3]。