1  引言

　　風力發電機組的控製係統是綜合性控製係統，控製係統不僅(jin) 要監視機組運行參數，對機組進行並網與(yu) 脫網控製，而且還要根據風速與(yu) 風向的變化，對機組進行優(you) 化控製。CAN總線是一種支持分布式控製係統和實時性控製的串行通信網絡。其以多主機方式工作，通信速率可達1mbps。

　　can總線的上述特點正適用於(yu) 風力發電機控製係統的獨特要求，因此，本文提出一種基於(yu) can總線架構的風力發電控製係統。控製係統中各模塊之間通過can總線實時交換數據，實現主控係統及各控製節點間的實時通信與(yu) 數據交換。文章在分析了can協議及can獨立控製器sja1000工作原理和讀寫(xie) 邏輯的基礎上，設計了can接口，給出了硬件原理圖，分析了can通訊程序流程及係統中信號和控製指令的通訊幀格式。另外，本文還給出了基於(yu) 嵌入式qt的應用程序的設計方案。

　　2  係統結構與(yu) 功能

　　本文基於(yu) 分散控製係統理念，針對雙饋型變速恒頻風力發電機組設計控製係統。雙饋型風電機組控製係統基本結構如圖1所示。

　　圖1  雙饋型風電機組控製係統基本結構

　　主控製器選用32位嵌入式處理器at91rm9200，通過硬件設計擴展外圍can接口，實現與(yu) 其它節點的通信。同時外接帶觸摸屏的lcd顯示器，監控界麵利用嵌入式qt設計，對整個(ge) 機組實時監控。主控製器通過以太網與(yu) 風電場控製中心通信。變流器控製采用雙pwm控製方式，即由兩(liang) 個(ge) dsp生成pwm信號，電機側(ce) 部分負責電機勵磁控製，網側(ce) 負責並網控製；兩(liang) 模塊均基於(yu) tms320f2812設計，通過其自帶的ecan接口與(yu) 主控製器及其它節點通信。變槳控製係統同樣基於(yu) arm(at91rm9200)設計，擴展can接口實現通信。變槳控製器和變頻控製器通過i/o通道采集接收各傳(chuan) 感器數據，並進行相關(guan) 計算與(yu) 判斷，輸出控製信號，實現智能分散控製，同時向主控製器發送機組參數並接收主控命令。整體(ti) 結構框圖如圖2。

　　圖2  風力發電機組控製係統整體(ti) 結構

　　主控製器位於(yu) 地麵控製櫃，變槳控製器位於(yu) 機艙控製櫃，變頻控製器分電機側(ce) 和網側(ce) 兩(liang) 部分，位於(yu) 地麵控製櫃。模塊與(yu) 模塊之間can總線信號經光電轉換後使用光纖連接。

3  CAN接口硬件設計

　　can是一種基於(yu) 廣播的通訊機製，報文依靠報文標識符來進行識別。can協議支持兩(liang) 種幀格式，不同之處在於(yu) 標識符域的長度不同，一種被稱為(wei) can標準幀，支持11bit的標識符長度；另一種稱為(wei) can擴展幀，支持29bit的標識符。#p#分頁標題#e#

　　can接口芯片選用philips公司的can獨立控製器sja1000。arm處理器at91rm9200內(nei) 部集成了外部總線接口ebi，通過此接口與(yu) sja1000連接。從(cong) sja1000輸出的can信號，通過光藕器件隔離後連接到收發器tja1050，收發器的輸出與(yu) 總線連接。

　　sja1000的地址線和數據線是分時複用的，而at91rm9200的外部數據總線接口ebi的地址線和數據線是相互獨立的，因此，需要通過軟件編程實現地址的鎖存，以達到數據和地址的分時傳(chuan) 輸。硬件原理圖如圖3[3]。

　　圖3 CAN接口硬件原理圖

　　sja1000的數據/地址複用總線直接與(yu) arm的ebi數據總線低8位連接，地址鎖存信號/ale由arm的a0產(chan) 生，/cs與(yu) /we分別由ncs4和new與(yu) a0經或運算後產(chan) 生。由硬件電路可確定sja1000的物理地址是0x50000000。

　　風電場環境惡劣，為(wei) 了保證控製係統準確傳(chuan) 輸數據，增強can總線節點的抗幹擾性能， sja1000控製器經過高速光藕6n137隔離後與(yu) 收發器tja1050相連，實現總線上各can節點之間的電氣隔離。采用dc-dc電源隔離模塊dcr010505，實現光耦兩(liang) 端的電源隔離。canh接總線的高電平端，canl接總線的低電平端。由於(yu) 風電機組垂直距離較高，容易受雷電的影響，在兩(liang) 根can總線輸入端與(yu) 地之間分別並聯一30pf的電容和一防雷擊管，以濾除高頻幹擾和防止浪湧電壓。