兆瓦级风电机组通信系统自主研发与应用

兆瓦级风电机组通信系统研究是一篇硕士论文，由庞伟同学撰写，指导教师为龙辛教授，隶属于湘潭大学信息工程学院的电气工程专业，专注于新能源发电系统与技术领域。该研究的背景是随着风能作为清洁可再生能源在全球范围内的广泛应用，中国正致力于调整能源结构，而风电技术的发展尤为关键。然而，国内大型风力发电机的关键控制系统，尤其是PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）技术，主要依赖进口，这在一定程度上制约了风电产业的自主发展。 论文的核心内容聚焦在解决这一问题，通过对兆瓦级风电机组的通信系统进行深入研究。首先，作者设计了一套模块内部的数据通信链路和通信协议，其中着重介绍了CANopen主站通信协议，这是为了满足风机对变频设备的有效控制需求。CANopen是一种工业现场总线标准，对于风力发电机组的实时性和可靠性至关重要。 此外，论文还设计了基于IP-CAN协议的远程CANopen从站，旨在实现轮毂变桨的精确控制，进一步提升风力发电效率。IP-CAN结合了Internet协议与CAN总线，实现了远程监控和控制的功能。 针对风机控制系统的监控和用户界面（HMI）需求，作者提出并实现了基于Modbus/TCP通信协议的远程SCADA系统，以及ONC/RPC协议的HMI系统。Modbus/TCP是一种通用的工业通信协议，提供远程数据采集和监控功能，而ONC/RPC则用于构建人机交互界面，使操作人员能够直观地监控和管理风电机组。 在整个研究过程中，作者不仅理论分析了这些通信协议，还在实际的风机模拟环境中进行了试验验证，确保了各部分通信的正常性和稳定性。试验结果表明，所设计的通信系统能够有效支持兆瓦级风电机组的运行，并具备长期可靠性的特点。 该研究对于推动我国风电行业的技术进步和国产化进程具有显著价值，尤其是在大型风机PLC控制系统的自主研发方面，为保障国家能源安全和减少对外依赖提供了技术支持。通过结合实际项目——湘电风能有限公司的“MW级风机PLC控制器”国产化项目，这篇论文为后续类似领域的研究和发展奠定了坚实的基础。