风力发电涡轮机中的CANopen———风力发电涡轮机中的CANopen

Enercon开发和生产无齿轮风力发电涡轮机，这些涡轮机在市场上树立了功率、可靠性和使用寿命的标杆。Enercon的研发工作决定了创新水平。公司的口号揭示了其主要动机：为世界供能。Enercon选择一个带光纤CANopen接口的模块化PLC来控制和监视航空灯标系统。该公司的风力涡轮机配有自行开发的先进的微电子控制技术。主处理单元是控制系统的核心元件，它连续接触外围控制元件，例如偏航控制和有源桨距控制系统。它的功能是调节单个系统参数，确保风力涡轮机在所有气候条件下均以最优发电量工作。
  
防止停机时间
      将电能从风力涡轮机正确馈送到电网要求监视电网连接。在涡轮逆变器和系统变压器之间的低压侧测量如电压、电流和频率之类的电网参数。所有测量值都被连续发送至系统控制，使涡轮机立即对电网电压或频率的变化做出反应。一旦超出系统保护定义的限定值，将安全关闭风力涡轮机，并通知服务人员。当电压和频率降到允许的容差范围内时，则自动启动风力涡轮机，从而防止停机时间过长。
  
优化产量
       Enercon控制系统确保在所有气候条件下涡轮机以最优发电量工作。因此，发动机舱配有自适应偏航控制，连续评估来自风传感器的测量数据。提供了一个变速控制，对每个风力都提供最佳的风力涡轮机效率。它避免了任何不适当的输出峰值或高运行负载。有源桨距控制系统允许在转子叶片上设置理想的气流角，确保整个风力涡轮机的产出最高，并降低负载。在电网供电故障时，Enercon制动系统通过三个独立操作的带备用电源的桨距机构确保涡轮机的最大可靠性。通过振动和加速度传感器来监视塔和发电机，以检查塔的偏转。温度和气隙传感器测量其它控制参数。
  风力涡轮机的航空灯标
         根据当局要求，有两种类型的航空灯标 - 障碍物灯标和危险灯标。Enercon为其涡轮机提供了两种系统。障碍物警告灯固定为红色全方位灯，中等光强度，在水平光束中至少10 cd (-2° - +8°)。若后导灯和立式转子叶片顶端之间的距离不超过15米，则要求使用障碍物警告灯。危险灯标为红色频闪灯或全方位频闪灯。风力涡轮机的总高度大于100米，由于其未标记部分超出15米，因此通常要求使用危险灯标系统。障碍物和危险灯标系统在发动机舱顶部各有两个同步运行的指示灯。这可以避免灯标被竖起的转子叶片挡住。控制、监视和可能的备用电源安装在一个中央控制柜中。这减少亮度传感器、灯标指示灯和能见度计(必要时)所需要的外部设备。为了使这些部件的布线尽可能短，灯标系统的控制柜封装在发动机舱内。带备用电源的灯标的控制柜位于一个带空调的控制柜中。PLC接口控制和监视电网电源及备用电源。它还负责管理蓄电池。此外，它控制和监视空调装置，即加热器和风扇。不仅如此，PLC还控制灯标指示灯，记录它们的工作小时，控制并监视它们的亮度。除灯标管理系统外，PLC还控制风电场同步，与亮度传感器和能见度计通讯。轮毂高度处的可见度是一个用于控制白天照明的参数。这是一个强度为20000 cd的周期性白色频闪灯。为了减少对风电场附近区域的干扰，当风电场中测量的能见度为超出5千米时，白天照明的强度必须减少至额定光强度的30%，当超出10千米时，必须减少至额定光强度的10%。风电场中带能见度计的风力涡轮机和不带能见度计的涡轮机之间的距离不得超出1500米。必须对整个风电场使用所有能见度计中最差的数值。若其中一个能见度计或管理系统发生故障，则灯标必须切换到100%输出。每隔10分钟便计算一次所有能见度测量值，得到一个平均值。PLC为此提供详细的警告和故障指示。中央灯标管理系统必须根据《2004年9月2号的飞机障碍物照明的一般法规》执行一些基本任务：必须在风电场中同步闪光序列，必要时，管理能见度和环境亮度测量，确保控制灯标，并记录基于参数的控制。
         带光纤CANopen接口的PLC确保无干扰数据传送 - 即使是在易于受到过度电磁干扰的环境中。作为串行编程接口的另一种选择，控制器还可通过CANopen编程，从而可以在分散式系统中使用。因此，可在中央位置和远程位置来对整个组织进行操作和编程。其它功能包括一个集成的实时时钟和一个用于多媒体存储卡(MMC)的插槽。MMC允许更新操作系统、应用程序甚至配方数据。PLC在发货时配有8个数字输入和6个具有短路保护的输出。4个输入被设计成中断输入，从而能够以简单、直接的方式响应事件，而与周期无关。可使用最多15个I/O模块在本地扩展模块化PLC。提供各种数字、模拟或通讯模块。使用预组装的电缆连接所有I/O信号，从而节省宝贵的时间。通过这些控制器，用户可以创建一个最多包含494个数字信号，安装深度为510 mm的扩展。