Un pilotage plus efficace des éoliennes

La technique d’automatisation Beckhoff est déjà éprouvée pour des éoliennes jusqu’à une puissance de 5 MW. La technique d’automatisation sur base PC est performante et rassemble tous les composants d’une éolienne au sein d’une seule plate-forme. Ces composants sont, entre autres, la gestion opérationnelle, la régulation de l’angle de calage des pales, le pilotage du générateur, du convertisseur et du frein, ainsi que le suivi des installations et la mise en réseau des parcs. En se passant de matériel spécifique, les coûts du matériel et les frais de maintenance sont réduits, rendant ainsi l’éolienne plus disponible.

Le logiciel d’automatisation ouvert et modulable TwinCAT forme le cœur de cette plate-forme de commande sur base PC. Les interfaces ouvertes permettent l’installation de logiciels tiers comme des SCADA, le suivi des installations, le balisage lumineux pour les avions ou la surveillance des fondations. Les interfaces matérielles de ces fonctions sont intégrées au contrôleur via des bornes d’E/S EtherCAT standard. Une large gamme d’interfaces permet l’intégration de bus de terrain comme CANopen, PROFIBUS, Ethernet TCP/IP ou encore RS232/RS485. La décentralisation de sous-systèmes sur le terrain baisse les coûts d’infrastructure et simplifie considérablement la communication.

 

La technique d’automatisation sur base PC fournit une commande performante qui rassemble tous les composants d’une éolienne au sein d’une même plate-forme. Ces composants sont, entre autres, la gestion opérationnelle, la régulation de l’angle de calage des pales, le pilotage du générateur, du convertisseur et du frein, ainsi que le suivi des installations et la mise en réseau des parcs.

La mise en réseau ultra rapide des parcs éoliens

Par rapport aux solutions IP (Internet Protocol) usuelles, la mise en réseau d’un parc éolien avec EtherCAT est plus rapide et également plus avantageuse. Plus la mise en réseau du parc est rapide, plus le distributeur d’énergie peut réagir efficacement aux chutes de tension ou aux modifications des exigences. La borne de mesure de puissance EtherCAT intégrée au système d’automatisation est en mesure d’enregistrer des valeurs instantanées de courant et de tension, à raison de plus de 10’000 échantillons/s. A l’inverse de la solution actuelle, il est possible de générer la réaction du parc éolien en cas de chutes de tension (LVRT, Low Voltage Ride-Through) garantissant ainsi leur diagnostic précoce. Ainsi, si une chute de tension est diagnostiquée sur le point d’alimentation, elle peut être signalée en seulement 1 ms à toutes les éoliennes du parc. Les horloges distribuées EtherCAT peuvent synchroniser les valeurs de mesure de chaque éolienne à la microseconde près. Sur la base de ces données, le courant, la tension et la fréquence peuvent être régulés et le réseau bénéficie d’une assistance. Il est possible d’utiliser l’infrastructure Ethernet en fibre optique existante. Cette technique permet même de réaliser la synchronisation des transistors bipolaires à grille isolée (IGBT, Insulated Gate Bipolar Transistor) des convertisseurs.

 

Une solution intégrée de suivi des installations

A cause des prescriptions renforcées et des exigences accrues de disponibilité des éoliennes, les systèmes de suivi des installations (Condition Monitoring, CMS) prennent toujours plus d’importance. La commande sur base PC et EtherCAT intègre cette fonction et surveille l’état complet de l’éolienne, y compris l’engrenage, le palier principal et le générateur. Outre l’avantage économique et l’évolutivité, cette solution se distingue par un diagnostic optimisé. La fonctionnalité CMS est intégrée via une borne Beckhoff EtherCAT, EL3632, par exemple. Les données sont enregistrées par la borne et les données brutes sont transmises au logiciel d’automatisation TwinCAT. Une interface standard comme OPC (Object Linking and Embedding for Process Control) permet à l’utilisateur de coupler son logiciel d’évaluation CMS, celui-ci diagnostiquant les données recueillies et déclenchant des actions. Cette architecture permet de se rapprocher de l’objectif réel de l’utilisateur: le suivi de toute l’installation avec des données synchrones dans le temps, au lieu d’un diagnostic spécifique pour chaque composant.

 

Une plate-forme de commande qui réduit l’ingénierie

La plate-forme TwinCAT donne à l’utilisateur une grande liberté dans le choix de son langage de programmation. Outre les extensions orientées objet de la norme IEC 61131 3, les langages informatiques C et C++ sont également disponibles pour les applications en temps réel. Avec l’intégration de Matlab®/Simulink®, cette plate-forme peut également être mise en œuvre pour la simulation d’installations, pour le calcul des charges, par exemple.

 

Beckhoff Automation SA

1442 Montagny-près-Yverdon

Tél.: 024 447 27 00

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