光纤通信在风力发电系统中的应用.pdfVIP

学兔兔 第5期(总第180期) 机 械 工 程 与 自动 化 No．5 2013年 lO月 MECHANICAL ENGINEERING ＆ AUT()MATI()N Oct． 文章编号：1672—6413(2013)05-0127-03 光纤通信在风力发电系统中的应用精 中 超 ，易灵芝 ，龙 辛 ，黄 波。，庞 伟 ，詹 俊 (1．湘潭大学信息工程学院 电气工程系，湖南 湘潭 411105；2．湘电风能有限公司，湖南 湘潭 411105；3．长沙优利泰克信息技术有限公司，湖南 长沙 410000) 摘要：光纤通信具有传输距离远、速度快以及抗干扰能力强等特点。针对风电场环境恶劣和电磁干扰大的特 点，以及风机控制系统对实时数据的远距离高速稳定传输的要求，将光纤通信应用于大功率风力发电控制系 统中。针对国产PLC项目开发的实际情况。详细介绍了基于STM32平台光纤通信的实现。通过现场调试分 析，验证了系统数据传输的实时性、可靠性，很好地满足了风机控制系统的要求。 关键词：风力发电；光纤通信；STM32；UDP 中图分类号：TK83：TN929．11 文献标识码：A 0 引言 通过对系统需求的分析，设计了如图1所示的硬 风力发电作为一种清洁的可再生能源，同时又是 件架构。系统采用STM32FlO3ZC作为主控芯片，通 新能源发电技术中最成熟和最具规模开发条件的发电 过FSMC总线拓展了W5100网络芯片，实现光纤数 方式之一，在世界各地得到迅速发展[1 ]。 据的收发，其中光电转换芯片采用集成的模块[6]。同 风力发电控制系统一般分为3部分：塔基控制系 时为了保证其余模块能很好地访问到光纤模块上的数 统、机舱控制系统和轮毂系统控制[3]。机舱和轮毂之 据，系统采用FPGA设计了Ethernet CAT底板总线， 间一般采用CANopen网络通信，机舱和塔基之间传 各模块只需要插在底板上即可实现数据的互相访问。 输距离远，传统的通信方式，如RS485、CAN等都受通 STM32和FPGA之间同样采用FSMC总线实现数据 信距离以及传输频带的限制，无法满足要求，而光纤通 的访问。 信具有带宽资源丰富、通信容量大、中继距离长等特 STM32 WS100 光~片 r- 4 Tx 点，可以保证数据的远距离实时传输，并且对于电磁的 Fl03ZC 芯 抗干扰能力很强，因此对于光纤在机舱和塔基间通信 应用的研究是很有必要的[4]。 本文以STM32作为控制平台，以光纤为介质， UDP通信协议格式作为塔基和机舱的数据传输方式 Etht I cPu模块 I Io模块l光纤模块l其他 CA 开发了光纤通信模块。为了保证风机控制模块能访问 底板总线(FPGA) 到传输过程中的数据，系统采用 FPGA实现了 图 i 系统硬件架构 Ethernet CAT的主从站结构[5]。 1．3 软件结构 1 光纤模块设计和实现 1．3．1 共享内存空间 1．1 系统需求 在硬件上，系统设计了2 kB的共享存储空间。图 在风机控制系统中，