永磁同步定浆距风电新型主控系统开发

【摘要】：伴随着社会对能源不断增长的需求以及风电相关技术的持续进步,我国风电技术正处于飞速发展时期,目前我国已统计的风电装机总容量位居全球第一。主控系统在整个风电机组控制中处于核心地位,不仅通过相关通信功能与机组其他子系统实时交互通讯,采集相关参数,并在进行逻辑计算后发送合适的控制指令。 永磁同步定桨距风电在中小型风力发电中被广泛应用,其主控系统对机组运行效率及稳定性有着非常重要的作用。小型风电机组的主控系统在稳定可靠运行的同时,需要尽量降低开发成本和功耗,本文通过对现有风电主控技术的研究,在已有技术积累的基础上,提出了以ARM与Linux为基本构架的永磁同步定桨距风电新型主控系统的研究方案。 本论文研究对象对CPU有较高的要求,需要该CPU具有足够快的运算速度、更小的功耗和更少的成本等特性,Samsung公司生产的主频为400MHz、内核为ARM920T版本的S3C2440A (ARM芯片)基本满足各项设计要求。为了在主控系统CPU发生更换或者底板外围接口发生变化时保证主控系统功能的稳定性,本论文根据模块化的设计思路提出了该主控系统的硬件设计方案,即拥有核心控制板和底板两块控制板的设计方案。 本论文在以ARM+Linux为基本构架开发的新型主控系统上完成了Qt开发环境的搭建,进一步完成了相关软键盘、逻辑控制功能、通信功能等应用软件的编写与整合,综合所有工作的基础上完成了对该新型主控系统的开发工作。为了测试主控系统的各项功能,进行了针对偏航系统和变流器系统的控制与联调实验,实验结果表明该主控系统能高效稳定的实现预期功能。从联调实验控制效果可以看出,该新型主控系统具有智能化程度高、方便操作及控制的优点,且开发成本相对较低,运行的功耗也比较小,基本满足小型风电机组的控制要求。 【关键词】：风力发电 永磁同步 定桨距 主控系统
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 风力发电技术的研究背景和意义8-11
• 1.2 永磁同步定桨距风力发电及其主控系统11-12
• 1.3 本论文主要研究内容12-13
• 1.4 本章小结13-14
• 2 风电新型主控系统设计14-18
• 2.1 永磁同步定桨距风电的结构组成及功能14-15
• 2.2 风电主控系统的作用15
• 2.3 新型主控系统的设计方案15-17
• 2.3.1 风电新型主控系统的主要功能设计16
• 2.3.2 风电新型主控系统硬件和软件设计16-17
• 2.4 本章内容小结17-18
• 3 风电新型主控系统的硬件设计18-27
• 3.1 硬件设计方案概述18
• 3.2 核心控制板各模块的电路设计18-22
• 3.2.1 电源模块的电路设计19
• 3.2.2 时钟模块的电路设计19
• 3.2.3 外部存储模块设计19-22
• 3.3 底板扩展电路设计22-26
• 3.3.1 电源模块电路设计22-23
• 3.3.2 系统复位模块电路设计23-24
• 3.3.3 JTAG接口模块电路设计24
• 3.3.4 串口模块电路设计24
• 3.3.5 USB模块接口电路设计24-25
• 3.3.6 NOR/NAND Flash模块选择电路设计25
• 3.3.7 以太网模块接口电路设计25-26
• 3.3.8 液晶触摸屏模块接口电路设计26
• 3.4 本章小结26-27
• 4 风电新型主控系统操作系统设计与开发27-43
• 4.1 Linux操作系统简介27-28
• 4.2 交叉编译环境的搭建28-29
• 4.3 引导程序Boot Loader的开发与移植29-31
• 4.4 操作系统Linux内核裁剪与移植31-33
• 4.5 操作系统驱动程序开发与移植33-40
• 4.5.1 NAND Flash驱动程序开发与移植33-35
• 4.5.2 网卡部分驱动程序开发与移植35-37
• 4.5.3 LCD模块驱动程序移植37-39
• 4.5.4 触摸屏模块相关驱动程序的开发39-40
• 4.6 文件系统的搭建40-42
• 4.7 本章小结42-43
• 5 风电新型主控系统功能设计与实验43-55
• 5.1 应用软件开发环境的搭建43-46
• 5.2 风电新型主控系统功能调试46-49
• 5.2.1 主控系统对偏航系统的控制功能调试47-48
• 5.2.2 主控系统对变流器系统的控制功能调试48-49
• 5.3 风电新型主控系统逻辑控制设计49-52
• 5.4 风电新型主控系统操作界面设计52-54
• 5.5 本章小结54-55
• 6 总结与展望55-56
• 参考文献56-59
• 申请学位期间的研究成果及发表的学术论文59-60
• 致谢60-61

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