風力發電正在中國蓬勃發展,即使在金融危機的大形勢下,風力發電行業仍然不斷的加大投資。在2008年,風力發電仍然保持著30%以上的強勁增長勢頭,包括Vestas、Gemsa、GE、國內的金風科技、華銳、運達工程等其訂單交付已經到2011年后。
國內的風力發電控制技術起步較晚,目前的控制系統均是由歐洲專用控制方案提供商提供的專用系統,價格高昂且交貨周期較長。開發自主知識產權的控制系統必須要提上日程,一方面,由于缺乏差異化而使得未來競爭中的透明度過高,而造成陷入激烈的價格競爭,另一方面,尋找合適的平臺開發自主的風電控制系統將使得制造商在未來激烈競爭中獲得先手。
然而,風電控制系統必須滿足風電行業特殊的需求和苛刻的指標要求,這一切都對風力發電的控制系統平臺提出了要求,而B&R的控制系統,在軟硬件上均提供了適應于風力發電行業需求的設計,在本文我們將介紹因何這些控制器能夠滿足風力發電的苛刻要求。
2風力發電對控制系統的需求
2.1高級語言編程能力
由于功率控制涉及到風速變化、最佳葉尖速比的獲取、機組輸出功率、相位和功率因素,發電機組的轉速等諸多因素的影響,因此,它包含了復雜的控制算法設計需求,而這些,對于控制器的高級語言編程能力有較高的要求,而B&R PCC產品提供了高級語言編程能力,不僅僅是這些,還包括了以下一些關鍵技術:
2.1.1復雜控制算法設計能力
傳統的機器控制多為順序邏輯控制,而隨著傳感器技術、數字技術和通信技術的發展,復雜控制將越來越多的應用于機器,而機器控制本身即是融合了邏輯、運動、傳感器、高速計數、安全、液壓等一系列復雜控制的應用,PCC的設計者們很早就注意到這個發展方向而設計了PCC產品來滿足這一未來的需求。
為了滿足這種需求,PCC設計為基于Automation Runtime的實時操作系統(OS)上,支持高級語言編程,對于風力發電而言,變槳、主控邏輯、功率控制單元等的算法非常復雜,這需要一個強大的控制器來實現對其高效的程序設計,并且,代碼安全必須事先考慮,以維護在研發領域的投資安全。
2.1.2功能塊調用
PCC支持PLCopen Motion、PLCopen Safety和PLCopenHydraulic庫的調用,這對于風電這一集合了變槳運動控制、安全邏輯設計、液壓控制的綜合系統來說是再好不過的選擇.變槳控制將考慮多個伺服的定位和同步關系,而safety為機組提供了多種安全回路設計以保護機組的安全可靠運行,液壓控制被極其容易的集成到系統中而無需購置專用的液壓控制模塊。同時,PCC支持用戶自定義庫的封裝設計,用戶可以將其自身的核心算法封裝為功能塊來調用,這使得一方面代碼的安全性得到了很好的保證,而另一方面,它也提供了針對不同機組的系統調用,大大簡化了軟件的重構,支持快速開發。
2.1.3All In One的設計理念- Automation Studio?
Automation Studio?設計初衷是建立在一種放眼整機控制而不是局部(只關心驅動或者邏輯,獨立組件),30年的豐富OEM控制設計使得B&R深刻理解“整體”的意義,因此,其軟件包設計為面向整個機器的各個對象(邏輯、運動、測量、通信、顯示)和過程(配置、項目規劃與管理、診斷、調試、維護)。

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