风电质量DSP监测系统研究与设计

【摘要】： 随着风力发电的发展,大功率电力电子设备馈网电能的份额越来越大。因此,研究基于DSP的风电场分布式电能质量监测系统,对确保风力发电质量以及电力系统安全经济运行具有十分重要的意义。 本文首先分析了风力发电的发展及国内外电能质量监测的现状,对电能质量国家标准做了简要分析与研究。 其次,对电能质量各个参数的算法做了研究和对比,最终选择合适的计算方法,并根据系统算法和风力发电电能质量评估方法及实际项目需要,设计了基于DSP+RS485+PC机的风力发电电能质量监测系统方案。 再次,根据系统方案设计了以TMS320F2812为CPU的硬件系统。搭建了嵌入式系统平台,在CCS3.1的环境下完成了DSP的软件设计,并用VC++设计了友好的人机界面应用软件。 最后,调试系统,对计算频率的自相关函数鲁棒算法进行了MATLAB仿真和比较,并用系统进行实际测量和对比,对系统部分参数进行标定。 本文最终完成了基于TMS320F2812的用于风力发电的电能质量监测系统设计,并进行编程调试及下载,达到了预期目的。本系统可适时测量风力发电电能质量指标,具有掉电保护、报警、通信、保存、显示功能。可为风力发电用的大功率变流器提供电压电流采样值,同时与PC机通信并传输电能质量参数,为风电机组提供动态监测和故障诊断的依据,具有实际应用价值。 【关键词】：风力发电 电能质量 TMS320F2812 RS485 PC机
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 选题背景及意义11-12
• 1.2 电能质量标准12-14
• 1.2.1 电能质量的概念12
• 1.2.2 电能质量国家标准12-14
• 1.3 电能质量监测国内外现状14-16
• 1.3.1 电能质量研究的近况14
• 1.3.2 电能质量监测装置的国内外现状14-16
• 1.4 论文主要工作16-17
• 第2章 风电质量监测方法及系统方案设计17-28
• 2.1 电网频率计算17-19
• 2.2 电压电流有效值及其偏差计算19-20
• 2.3 功率、功率因素及电能计算20-22
• 2.3.1 功率及功率因素计算20-21
• 2.3.2 电能计算21-22
• 2.4 三相不平衡度计算22-23
• 2.5 谐波分析23-24
• 2.6 系统方案研究24-27
• 2.6.1 技术要求24-25
• 2.6.2 功能实现方法25-26
• 2.6.3 系统结构方案26-27
• 2.7 小结27-28
• 第3章 监测系统硬件设计28-40
• 3.1 硬件整体架构28
• 3.2 DSP最小系统设计28-32
• 3.2.1 DSP选型29-30
• 3.2.2 电源电路设计30
• 3.2.3 时钟电路设计30-31
• 3.2.4 JTAG接口设计31
• 3.2.5 外扩RAM设计31-32
• 3.3 电源模块设计32-33
• 3.4 数据采集模块设计33-37
• 3.4.1 电压电流互感器33-34
• 3.4.2 A/D转换模块34-37
• 3.5 通讯模块设计37-38
• 3.5.1 器件选型37-38
• 3.5.2 硬件电路设计38
• 3.6 掉电保护模块设计38-39
• 3.7 小结39-40
• 第4章 监测系统软件设计40-61
• 4.1 概述40
• 4.2 DSP软件设计40-54
• 4.2.1 软件架构41-42
• 4.2.2 McBSP交流信号数据采集42-47
• 4.2.3 风电质量参数计算47-48
• 4.2.4 掉电保护程序设计48-50
• 4.2.5 RS485通信50-54
• 4.3 PC机应用程序设计54-60
• 4.3.1 设计工具及语言54-55
• 4.3.2 软件架构55
• 4.3.3 后台系统人机界面设计55-56
• 4.3.4 PC机串口通信56-59
• 4.3.5 数据显示和保存59-60
• 4.4 小结60-61
• 第5章 监测系统调试及仿真测试61-70
• 5.1 系统调试61-64
• 5.1.1 监测装置系统调试61-63
• 5.1.2 PC机通信程序调试63
• 5.1.3 联机调试63-64
• 5.2 频率鲁棒算法仿真检验64-66
• 5.2.1 任意产生的信号仿真检验64-65
• 5.2.2 标准信号源检验65-66
• 5.3 监测装置测试及标定66-68
• 5.3.1 AD73360零漂测试及标定66
• 5.3.2 整体测试及标定66-68
• 5.4 小结68-70
• 结论与展望70-71
• 致谢71-72
• 参考文献72-76
• 附录76-78
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文78-79

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