风力发电机

风力发电机是一种旋转机器，可以将风的动能转化为机械能，然后转化为电能。
风电站用于商业发电的风力涡轮发电机具有三个叶片，伺服驱动器控制电机朝向风向方向。叶片边缘速度高（最高为风速的6倍），且极为高效，扭矩波动低，保证了整体可靠性。叶片长度为 20 米至 40米或更大，可以由 Elmo 的高性能数字伺服控制器 Tiger 50/600驱动，另一款紧凑高功率智能伺服驱动器 Eagle 35/200可以用作备用驱动器，在发生紧急情况或故障时处理系统运行。
叶片转速为10到22 rpm，更先进的型号以恒定速度工作。在此应用解决方案中，伺服驱动器控制电机叶片，持续改变相对于风向的角度，以维持恒定转速。所有风力发电机具有安全关断功能，避免高风速时损坏。

Elmo 产品为风力发电机设计应用解决方案时，面临以下挑战：

• 需要准确高速地控制风力发电机的三个叶片。
• 能够控制由直流无刷电机驱动的叶片。
• 在极端且多变的环境条件下提供极为可靠解决方案。
• 提供满足安全要求并具有冗余/备用功能的解决方案。
• 设计紧凑且占用空间最少的解决方案。
• 驱动器可提供先进编程功能，以应对意外情况。
• 需要提供高功率、经济、智能的运动控制解决方案。
• 提供绝对式编码器支持。
• 能够直接连接三相电源，无需直流电源。

风力发电机中安装伺服驱动器的空间有限，需要设计紧凑的电子元件和高功率电机驱动器，大扭矩，准确控制叶片速度。Tiger 和 Eagle 驱动器设计具有高功率密度和高性能，安全是重要要求。

选择Tiger数字驱动器作为主驱动器的原因包括紧凑尺寸，高功率，能够支持 600V直流电的总线。这款全数字伺服驱动器能够驱动最高 50安培的连续电流，实现高速驱动风力发电机叶片所需的大扭矩。

应用程序的实施是基于通过验证的，即插即用的产品，TIG 50/600 和 EAG 35/200 分别用作主和辅助系统控制器。这两款产品专为大功率军事应用场景设计，满足这一场景极高性能伺服系统的需要。驱动器符合军用标准，可以在极端环境条件 (EEC) 下工作。Tiger 由三相电源直接供电，内部集成直流电源，无需额外的直流电源。Eagle 充当辅助备用，进一步提高了系统可靠性。TIG 50/600 和 EAG 35/200 是非常可靠的产品，成功应用于许多军事场景。驱动器的可靠性高于风力发电机的直流无刷电机。

主系统控制器通过 CANopen 通信与主和辅助驱动器控制器通信。可以为系统控制器提供可选的 RS-232 通道，实现通信冗余用于连续监测，以及辅助通道以应对故障。系统的上位控制器 – Maestro，Elmo的多轴控制器能够通过 Modebus 或 Ethernet 协议与主机通信，控制系统的正常工作模式。使用 CANopen、模拟命令、RS-232 命令以及 P&D 或 PWM 命令来执行。控制器与两个驱动器通信，监测检测系统状态，如通信故障、驱动器故障、运动故障、AC 电源丢失、传感器故障等，并根据需要响应。

主系统控制器在 CANopen 或 RS-232 通信通道上控制两个驱动器工作，同时充当冗余备用，利用 I/O 线路监控每个驱动器和系统其余元件。主驱动器在提供 AC 电源的正常条件下工作。如果 AC 电源功率低于特定阈值，辅助驱动器开始从此电源工作，控制电机。

主驱动器在正常条件下可运行，使用电机的绝对式编码器（或任何其他编码器）。仅当主驱动器故障或电源关闭时辅助驱动器激活，提供电机的冗余位置控制。系统还提供绝对式编码器反馈冗余。上位控制器负责通过控制 I/O 切换主驱动器和电机相位。开关逻辑由系统控制器控制。每个驱动器单元完全可编程，提供多级智能，显著提高系统正确及时响应任何故障状态的能力。

通过CANopen总线的Heart beat功能来发现驱动器故障。实施包括各个等级的监视狗实施，如丢失 CANopen 通信，丢失继电器 I/O 信号等，以提高系统安全等级。两个驱动器支持必要时制动电机的制动命令。系统各个组件（系统控制器、驱动器以及安全和继电器板）之间连接额外 I/O 线路，可以用作额外安全控制和绕过。Elmo驱动器的分布式智能可以用于实施额外安全逻辑。电机的温度传感器连接主驱动器。

• 强大的伺服和运动控制技术。
• 总线联网和分布式智能。
• 使用 Elmo 的 TIG 50/600 可以直接连接交流电电源。无需额外加入笨重的大功率隔离变压器来降压。
• Elmo 的 ET 伺服驱动器可在 –0 °C 至 +60 °C 工作，这意味着无需空调来加热或冷却驱动器。这样简化了系统复杂程度，极大提高可靠性。
• Elmo 的专利技术支持直流无刷电机以“无传感器步进电机”模式工作。紧急情况下无需额外备用反馈。
• 运行直流无刷解决方案需要系统具有低维护和高可靠性及性能。
• 借助 Elmo 的先进驱动器，可以使用标准的直流无刷电机和一个绝对式编码器。
• 通用性和先进编程提高Elmo解决方案的性能。
• 极紧凑的整体解决方案，高功率密度产品。
• 高效率。