风电变流器大功率试验平台监控系统的设计和开发

【摘要】：风电变流器大功率试验平台主要是为了解决企业生产线上变流器出厂检测所面临的效率低下,能耗量大,模拟工况难,缺乏国际认证等实际难题而展开的研究。本课题依托风电公司实际开发项目完成了风电变流器大功率试验平台的搭建以及该试验平台监控系统的设计与开发。 首先,从大功率变流器检测的实际难题出发进行试验平台的总体设计,并以该试验平台为基础设计试验平台的监控系统。整个监控系统采用分布式测量和集中式监控的方式,监测系统分为硬件系统和软件系统设计两个部分。 硬件系统采用双DSP的设计方式。其中由于ADSP-21262计算能力强、计算速度快等优点,主要用于各个电参数的计算；ADSP-BF536由于具有丰富的外设接口,主要用于数据的管理、整个系统的监控和上位机的通信。并进行了系统信号调理、采集、通讯等模块电路的设计。 软件系统以Visual DSP++为开发平台,进行系统主程序、数据采集、数据处理、系统通讯等模块的设计与开发。由于谐波分析是各种电参量计算和系统评价的基础,对数据处理模块中谐波分析算法展开研究,包括：对处理数据加窗进行FFT运算,然后再进行插值修正得到数据,最后应用Matlab进行了仿真实验验证了该算法。 最后把该测控系统与人机交互界面联系起来,通过试验对该系统的功能进行验证,并采集相关的数据进行比较和误差分析,从而验证了该监控系统的合理性。实验证明：整套监控系统实时性高,测试能力强,智能化程度高,大大减少了人为干预的需要,同时也提高了变流器检测的效率和质量。 【关键词】：风力发电 变流器 监控平台 DSP 电能质量
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM46;TP277
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 绪论11-19
• 1.1 课题研究背景11-13
• 1.2 本课题研究意义13-14
• 1.3 本课题的来源14
• 1.4 国内外研究现状14-16
• 1.5 本文的主要内容16-19
• 2 风电变流器大功率试验平台总体设计19-23
• 2.1 变流器全功率试验平台的概述19-20
• 2.2 变流器试验平台测点的布局及规划20-23
• 3 监控装置的设计与规划23-33
• 3.1 监控系统的总体要求23-24
• 3.2 监控系统方案设计24-26
• 3.3 主要元器件的选型26-31
• 3.3.1 传感器的选型26-27
• 3.3.2 A/D芯片的选择27-29
• 3.3.3 DSP的选型和ADSP-21262的介绍29-30
• 3.3.4 ADSP-BF536的简介30-31
• 3.4 监控装置的特点31-32
• 3.5 本章小结32-33
• 4 测控系统硬件设计33-47
• 4.1 信号调理模块33-35
• 4.2 模数转换模块35-37
• 4.3 ADSP-21262数据处理模块37-38
• 4.4 BF536模块电路38-39
• 4.5 存储器片外扩展39-41
• 4.5.1 ADSP-21262外围SPI FLASH39
• 4.5.2 BF536外围FLASH和SDRAM39-41
• 4.6 以太网接口电路41-42
• 4.7 时钟和复位电路42-43
• 4.8 电源设计43-46
• 4.9 本章小结46-47
• 5 DSP系统软件的设计47-65
• 5.1 DSP软件的开发环境及设计流程47-48
• 5.2 DSP程序结构的总体设计48-49
• 5.3 谐波分析及相应FFT算法的改进49-61
• 5.3.1 FFT频谱泄漏问题50-52
• 5.3.2 窗函数的选取52-54
• 5.3.3 算法原理54-56
• 5.3.4 仿真实验56-61
• 5.4 信号采集模块设计61-62
• 5.5 数据处理模块设计62-64
• 5.6 本章小结64-65
• 6 系统应用与验证65-71
• 6.1 交互界面简介65-67
• 6.2 系统测试结果分析67-70
• 6.3 谐波测试结果与分析70-71
• 7 总结与展望71-73
• 7.1 总结71
• 7.2 展望71-73
• 参考文献73-77
• 附录A77-81
• 作者简历81-85
• 学位论文数据集85

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