ABB SPFEC12
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控制器。为了提高控制精度和实现信号跟随,在信号输入环节设计了二阶反相滤波和信号跟随,跟随器采用性能优越的OP07。工作电压为5V 的光耦驱动电路要想将信号输入到TMS320LF2407 的A/D 输入通道,必须要经过电平转换电路,将电压降低到0～3.3V 内。TMS320LF2407 的I/O 端口作为输出使用,它的工作电压也是3.3V,所以为了驱动光耦功率驱动电路,必须要将电平提升至5V。图3 所示为DSP 控制系统框图,其中电平转换电路(1)是将3.3V 的电压转换成5V,电平转换电路(2)是将5V 电压转换成3.3V。设计中采用74ALVCl64245 模块,它采用双电压供电,一边采用3.3V 供电,另一边采用5V 供电,因此可将3.3V 的电平转换为5V 的电平,也可以将5V 的电平转换为3.3V 的电平,同时可以用作两个8位总线驱动器或者一个16 位总线驱动器。设计采用两个8 位总线驱动器。
5、开关电路与机械传动机构和伺服电机的选择。控制器输出的信号经过光耦驱动电路和继电器开关电路控制电机的正反转,通过电磁阀指定偏航电机的状态(开起或停止)。***终通过传动机构保持风力发电机叶轮迎风面始终垂直于风向。机械传动机构由偏航轴承、齿轮箱、蜗轮蜗杆机构组成,因为机舱转动惯量较大,为了减小机舱旋转时产生大的陀螺力矩,机舱调向时要求大的传动比。设计采用三相交流伺服电机作为控制器的执行元件。
4 控制算法
4.1 控制算法选择
因位于下风向,受到紊流等各种不利因素影响,且自身的测向精度也存在不足,使得控制信号都不甚理想,进而导致对风精度不高,本文基于上述对风方法的缺点,***提出了一种新型适用于大型风力发电机组的对风偏航控制算法—VANE-HILL CLIMBING(V_HC)算法,设计了控制器。该算法由两部分构成:大范围风向变化时的风向标控制算法;小范围风向变化时的功率控制算法。
1、风向标控制(V_C)算法。当风向在大范围内发生变化时,功率Hill Climbing 算法在偏航之前需要进行偏航方向的判断,这使得该算法难以快速跟踪风向在大范围内的变化;若此时风速再发生变化引起功率的变化,则Hill Climbing 算法更难以进行有效跟踪,甚至可能出现风向没有对正前就停止偏航的现象。为解决上述问题,提出在大范围内的风向变化仍是采用风向标控制算法。该法的好处在于直接给出风的变化方向,无需做出判断,对于风速变化是鲁棒的。
2、功率Hill Climbing(H_C)算法。当风向在大范围内变化时,风向标控制算法可以直接给出风的变化方向,并控制偏航系统进行偏航,但对偏航的停止时刻,不能实现准确判断。为减小误差,进一步提高对风精度,提出此时采用Hill Climbing 算法。