DSP在风力发电空载并网技术上的应用
风力发电机组并网控制与功率协调技术
风力发电机组并网控制与功率协调技术随着资源的匮乏和环境保护的呼声日益高涨，可再生能源成为热门话题。
风力发电作为其中的重要一环，其并网控制与功率协调技术的研究和应用显得尤为重要。
下文将从风力发电机组的并网控制和功率协调两个角度进行论述，展示风力发电的发展现状和未来趋势。
1. 风力发电机组的并网控制技术风力发电机组的并网控制是指将风力发电机组的电能输出与电网进行连接，实现发电功率的传输和利用。
1.1 并网方式及控制策略目前，常见的风力发电并网方式有直驱式和机械变速器式。
直驱式风力发电机组将风轮与发电机直接连接，无需机械传动装置，具有结构简单和可靠性高的优点。
而机械变速器式则通过机械变速装置将风轮的转速与发电机的额定转速匹配，提高发电效率。
在风力发电机组的并网控制中，需考虑风速、电网频率和功率等因素。
根据这些因素的变化，可以采用最大功率点跟踪(PPT)和恒速控制等策略，实现发电机组的最佳工作状态和最大发电功率输出。
1.2 并网保护与电网稳定性风力发电机组并网时，需考虑对电网的保护和稳定性。
并网保护主要包括过流保护、过频保护和过压保护等，通过在风力发电机组并网过程中监测和控制这些保护参数，确保电网运行的安全可靠。
另外，风力发电机组并网还需关注电网稳定性。
由于风力发电机组输出功率的波动性，可能会对电网频率和电压产生影响。
因此，需要通过有功和无功功率的控制，实现风力发电机组与电网的无缝衔接，提高电网的稳定性。
2. 风力发电机组的功率协调技术风力发电机组的功率协调是指通过合理的控制手段，使不同风力发电机组之间的功率输出协调一致，提高整个风电场的发电效率。
2.1 多机组的功率协调在大型风电场中，通常会有多台风力发电机组并列运行。
为了协调多机组之间的功率输出，减小风力发电机组之间的相互影响，可以采用功率控制策略。
这些策略主要包括基于功率参考值的PID控制、模型预测控制(MPC)和群控制等。
2.2 风电场的功率调度风电场的功率调度是指根据电网需求和风力资源情况，合理分配和利用风力发电机组的功率输出。
风力发电机组控制系统
昝润鹏双馈机运行原理图•控制系统利用DSP或单片机，在正常运行状态下，主要通过对运行过程中对输入信号的采集、传输、分析，来控制风电机组的转速和功率；如发生故障或其它异常情况能自动地检测并分析确定原因，自动调整排除故障或进入保护状态•DSP（digital signal processor）是一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件。
其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数字信号。
再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。
它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。
它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。
•控制系统主要任务就是能自动控制风电机组依照其特性运行、故障的自动检测并根据情况采取相应的措施。
•控制系统包括控制和检测两部分，控制部分又分为手动和自动。
运行维护人员可在现场根据需要进行手动控制，自动控制应该在无人值守的条件下实施运行人员设置的控制策略，保证机组正常安全运行。
•检测部分将各种传感器采集到的数据送到控制器，经过处理作为控制参数或作为原始记录储存起来，在机组控制器的显示屏上可以查询，也要送到风电场中央控制室的电脑系统，通过网络或电信系统现场数据还能传输到业主所在城市的办公室。
•第一：低于切入风速区域。
一旦满足切入条件，控制启动风机。
•第二：切入风速到额定风速区域。
控制目标是最大风能捕获，通常将桨距角保持在某个优化值不变，通过发电机转矩控制叶轮转速，实现最佳叶尖速比。
•第三：超过额定风速区域。
通过变桨控制保持输出功率和叶轮转速恒定。
叶尖速比：叶轮的叶尖线速度与风速之比。
叶尖速比在5-15时，具有较高的风能利用系数Cp（最大值是0.593）。
通常可取6-8。
•风传感器：风速、风向；•温度传感器：空气、润滑油、发电机线圈等；•位置传感器：润滑油、刹车片厚度、偏航等；•转速传感器：叶轮、发电机等；•压力传感器：液压油压力，润滑油压力等；•特殊传感器：叶片角度、电量变送器等；•⑴控制系统保持风力发电机组安全可靠运行，同时高质量地将不断变化的风能转化为频率、电压恒定的交流电送入电网。
智能风力发电控制系统设计
智能风力发电控制系统设计风力发电是一种清洁、可持续的能源。
智能化的风力发电控制系统可以提高风电场的运行效率和安全性，降低成本并增加可靠性。
本文将介绍智能风力发电控制系统设计的相关技术和要素。
一、系统框架智能风力发电控制系统包括以下组成部分：传感器、控制器、执行器、通讯模块和监控系统。
其中，传感器用于采集风速、气压、温度和湿度等环境参数，控制器用于处理传感器采集的数据，执行器用于控制风力发电机转速和转向，通讯模块用于与监控系统通信，以便实现实时监控和控制。
二、传感器技术智能风力发电控制系统的传感器需要具有高标准的精度和稳定性。
主要采用的传感器包括风速传感器、气压传感器、温度传感器和湿度传感器。
风速传感器应选择在-40℃至60℃之间稳定工作的低阻抗型非热线风速传感器。
常用的风速传感器有超声波风速传感器、叶片振动型风速传感器和动压式风速传感器。
气压传感器应根据监测需要选择适当的气压范围、测量精度和输出接口。
常用的气压传感器有压阻式气压传感器、陶瓷气压传感器和压电式气压传感器。
温度传感器应选择具有高精度、稳定性和抗干扰能力的传感器。
常用的温度传感器有NTC热敏电阻、PT100热电阻和热电偶等。
湿度传感器应选择精度高、稳定性好、响应时间短的传感器。
常用的湿度传感器有电容式湿度传感器、热电式湿度传感器和微机电传感器等。
三、控制器技术控制器是智能风力发电控制系统的核心部件。
其主要功能包括数据采集、信号处理、控制器设计、参数优化和故障诊断等。
控制器的设计应该考虑控制器的计算能力、工作温度范围、工作电压、抗干扰能力、稳定性和可靠性等因素。
常用的控制器包括FPGA、DSP、单片机和嵌入式系统等。
风力发电机控制器可以采用PID控制器、模糊控制器、自适应控制器等控制策略。
控制器的参数优化可以根据实际情况采用遗传算法、粒子群算法、模拟退火算法等优化方法。
四、执行器技术执行器主要是用来控制风力发电机的转速和转向。
具有高速响应、低噪声、低温升和高电效率的执行器是理想的选择。
DSP在风力发电空载并网技术上的应用
Ｋｅ ｒ ｓ： ｗｉ ｄ ｐ ｗｅ ； ｖ ｒａ ｌ ｐ ｅ ｏ ｔ ｎ ｅ ｕｅ ｃ ｙ ｗｏ ｄ ｎ ｏ ｒ ａ ｉ ｂ ｅ ｓ ｅ ｄ ｃ ｎｓａ ｔｆ ｑ ｎ ｙ； ｐ ｗｅ ｒｄ ｎ —ｏ ｄ； ＤＳＰ ｒ ｏ ｒ ｇｉ ｏ ｌａ
【ｑ Ｒ ＋ ） ∞ Ｌｉ ＋ ｕ ＝（ ， ｉ ｗ一 ２ ＝ Ａｗ 式 （２ 可作 为ｃ 网电压定 向的双馈 变速 恒频 １） ａ
风 力发 电空 载并往 前 ， 双馈 异 步 发 电机 转 子 电流 内
（） ６
环控 制器 的设计 依 据 。根据 Ｕｄｒ 以通过 变换 ｒｂ ｌｑ可 ａ 得 到三相 坐 标 下 的转 子 电压 量 ， 作 产 生 Ｐ 用 ＷＭ 波
ｇ ｎ ｒ ｔｒ ｍａ ｅ ｔ ａ ｍｏ ｅ ａ ｄ ｈ ｄ ａ ｂ ｓ ｄ ｎ ｔ ｅ ｖ ｌ ｇ ｃ ｎ ｒ ｌ ｄ ｉ ｃ ｉｎ ｌ ｏ ｌａ ｅ ｅ ａ ｏ ｔ ｍａｉ ｌ ｈ ｃ ｄ ｌ ｎ ｔ ｅ ｒ ｇ ａ ｅ ｏ ｈ ｏ ｔ ｅ ｏ ｔ ｌ ｄ ｒ ｔ ａ ｎ — ｄ ａ ｏｅ ｅ ｏ ｏ
负载 并 网和空 载并 网两 种形 式 。这两 种 并 网方式 都允许 机 组转 速在 较 大 的范 围 内变 化 ， 定 子 电压 其
网大多 采用定 子 磁链 定 向 的空 载并 网方 式 ， 它通 过 调 节转 子励 磁 电流对 双馈 异步 电机 的定子 电压 进行
调节 ， 在双馈异步电机的定子 电压和电网电压 的幅 值、 频率和相位完全同时进行并 网， 网完成后将其 并 从 并 网控制 切换 到 发 电控 制 ， 根据 实 际 风 速 进行 功
基于DSP的数字电源控制技术研究
基于DSP的数字电源控制技术研究数字信号处理（DSP）技术已经渗透到了各种电子设备中，为这些设备提供了高度的灵活性和智能化控制。
在电源控制技术领域，DSP也被广泛应用，促进了数字电源控制技术的发展。
本文将介绍基于DSP的数字电源控制技术研究。
一、数字电源控制技术数字电源控制技术是一种数字信号处理技术，它使用数字芯片作为电源控制器，实现对电源系统进行准确的控制。
数字电源控制技术具有很强的控制精度、响应速度和稳定性，可以保证电源系统的安全性、稳定性和高效性。
它与传统的模拟电源控制技术相比，具有更高的灵活性和更好的控制性能。
二、基于DSP的数字电源控制技术基于DSP的数字电源控制技术是数字电源控制技术的一种形式，它利用DSP芯片作为电源控制器进行进行信号处理和控制。
DSP在数字电源控制技术中的应用，主要体现在三个方面：数字控制、数字滤波和数字调制。
数字控制是指将控制信号从模拟信号转换成数字信号，并使用DSP芯片对数字信号进行处理，实现电源控制。
利用DSP芯片可以实现高速、高精度、多通道、多模式的数字控制，具有更好的控制性能。
数字滤波是指利用数字信号处理技术对电源系统中的信号进行滤波，消除噪声和杂波等干扰信号，从而保证电源系统电路中的信号质量。
DSP芯片具有强大的数字滤波功能，可以满足电源系统中不同频段信号的滤波要求。
数字调制是指利用数字信号处理技术实现电源中不同的调制方式，如PWM调制、SPWM调制、SVPWM调制等。
DSP芯片具有灵活的数字调制功能，可以实现多种数字调制方式，并选择合适的调制方式对电源系统进行控制。
三、数字电源控制技术在电源系统中的应用数字电源控制技术在电源系统中的应用非常广泛，可以应用于各种类型和规模的电源系统，如低压、中压和高压电源系统、直流和交流电源系统等。
1. 电力电子设备数字电源控制技术可以应用于电力电子设备中，如变流器、逆变器、交流电机驱动器、直流电机驱动器、风力发电机、太阳能发电等，对电力电子设备的输出特性进行数字控制，提高了电力电子设备的效率、稳定性和性能。
基于DSP双PWM风力发电并网系统的研究
（ ｅｔｉａ ｎ ｏ ｔｏ ｇｉｅｒｎ ｎｔｔ ｔ ，ｈ ａ ｎ ｎ ｃ ｎｃ ｌＵｎｖ ｒｉｙ， Ｅｌｃｒｃ ｌ ｄ Ｃ ｎ ｒ ｌＥｎ ｎ ｅ ｉｇ Ｉ ｓｉ ｅ ｔｅＬｉｏ ｉｇ Ｔｅｈ ｉａ ｉ ｅｓｔ ａ ｕ
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中 图 分 类 号 ： Ｍ６ ４ Ｔ １ 文 献标 识 码 ： Ａ
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基于DSP的变速恒频双馈风力发电机控制技术的研究
现定 、 转子双馈 同时发电。双馈风力发 电机一般运行在 同步
速附近 ， 以输入转子 的励磁 电流 的频 率将 非常低 ， 所 控制难
度较大 。
器向转子提供直流励磁 ， 此时发电机作同步电机运行。
收 稿 日期 ：０８— ４一ｌ ２０ ０ １
１４ Ｓ ． Ｄ Ｐ及其外 围电路
本控制系统采用全数字化设计 ， Ｄ Ｐ模块 、 由 Ｓ 速度采 样 模块 、 电流电压幅值采样模块 、 相位 差采样 、 机接 口模块 和 人 系统保 护模块等组成 。控制 器采用 Ｔ 公司 的 １ Ｉ ６位定点 电
的变 化 ， 实现 变 速 恒频 恒 压 的 目的 。
事 件 管 理器 模 块 （ Ｖ 和 Ｅ Ｂ ， 个 事 件 管 理 模 块 （ Ｖ ＥＡ Ｖ ）每 Ｅ Ａ）
中有 ３个 全 比较单 元 （ 比较 单 元 １２和 ３ ， 个 比较 单 元 都 、 ）每 有 两 个相 关 的 Ｐ ＷＭ输 出 。 比较 单元 的时 基 由通 用 定 时 器 １ （Ｖ Ｅ Ａ模 块 ） 通 用 定 时 器 ３ Ｅ Ｂ模 块 ） 供 。 可 编 程 的 和 （Ｖ 提
ｎ １＝ ／±ｎ ７ ２ ， （） １
、
＝
ｖ ｕ
×ｎ±
（） ２
式 中 ：。 定 子 旋 转磁 场 的 同步 转 速 ； ｎ为
图 １ 系统硬件结 构图 １３ 双 Ｐ ． ＷＭ 变流器 采用功率开关 Ｉ Ｂ Ｇ Ｔ构成 电压 型变流器 ， 可交替实现整
ｔ ｌ ｌ 为风力发 电机的转速 ； ｎ 为励磁电流旋 转磁 场的同步转速 ； ｆ为定子 电流频率 ； ｌ Ｐ为电机 的极对数 ； ｆ 为转子 电流频率。 ２ 当风力发电机转速发生变化时 ， 可通过调节转子 电流频
基于DSP的永磁同步电机矢量控制系统的研究
基于DSP的永磁同步电机矢量控制系统的研究一、本文概述随着科技的快速发展和工业领域的日益进步，永磁同步电机（PMSM）因其高效率、高功率密度以及良好的调速性能，在工业自动化、电动汽车、航空航天等领域得到了广泛应用。
永磁同步电机的控制策略复杂，需要精准的控制算法以实现其性能优化。
在此背景下，基于数字信号处理器（DSP）的永磁同步电机矢量控制系统成为了研究的热点。
本文旨在探讨基于DSP的永磁同步电机矢量控制系统的设计与实现。
文章将介绍永磁同步电机的基本原理和控制策略，为后续研究提供理论基础。
将详细阐述基于DSP的矢量控制系统的硬件和软件设计，包括DSP的选择、外围电路设计、控制算法的实现等。
文章还将探讨矢量控制算法的优化，以提高永磁同步电机的运行效率和稳定性。
通过本文的研究，期望能够为永磁同步电机矢量控制系统的设计与实践提供有益的参考，推动永磁同步电机在实际应用中的性能提升，为工业领域的发展做出贡献。
二、永磁同步电机的基本理论永磁同步电机（PMSM）是一种利用永磁体产生磁场的同步电机。
与传统的电励磁同步电机相比，PMSM省去了励磁线圈和相应的励磁电源，因此结构更为简单，效率更高。
PMSM的理论基础主要涉及电机学、电磁场理论和控制理论。
在电机学方面，PMSM的运行原理基于电磁感应定律和电磁力定律。
电机通过定子电流与转子永磁体产生的磁场相互作用，实现电能与机械能的转换。
定子的三相电流在电机气隙中产生旋转磁场，该磁场与转子上的永磁体磁场相互作用，从而产生转矩，驱动电机旋转。
在电磁场理论方面，PMSM的设计和优化需要考虑电磁场分布、绕组设计、磁路设计等因素。
通过合理的电磁设计，可以提高电机的效率、降低损耗、提高转矩密度和动态性能。
控制理论在PMSM的运行中起着至关重要的作用。
矢量控制（也称为场向量控制）是一种先进的控制策略，它通过独立控制电机的磁通和转矩，实现了对PMSM的高性能控制。
矢量控制将定子电流分解为励磁分量和转矩分量，通过调节这两个分量的大小和相位，可以实现对电机转速、转矩和功率的精确控制。
立式风力发电的数据采集控制系统设计
图 7 A / D 控制模块与 FIFO 模块的连接
3． 2 双 DSP 模块设计 在系统设计时按照工作任务的分工不同，使用 2
块 TMS320F2812 DSP 组成控制核心。主 DSP 负责采 样模块的控制、读取 FPGA 中的测量数据后进行 FFT 运算等数据分析工作； 从 DSP 获得处理后的数据，提 供给控制算法，发出相应的控制动作，同时负责液晶显 示等人机交互任务。主从 DSP 之间，需要进行数据传 输及状态同步工作。工程实践中常使用 DSP 自带的 McBSP（ 多通道缓冲串行口） 或者 SPI（ 串行外设接口） 等串行通信来实现数据交换，它们虽然接口简单，但速 度较慢，影响了数据交互的实时性并带来同步延时等 问题。因此，本设计采用高速双口 RAM，作为双 DSP 系统的全局存储器和数据存储共享区。
图 2 AD7656 与 FPGA 的接口设计
采样率控制，若要对 50 Hz 电压或电流信号的一 个周期采样 128 个点以用于 FFT 计算等，对启动 A / D 转换信号（ CONVST） 的时间周期进行计算。在 FPGA 中设计分频模块对晶振提供的 30 MHz 系统时钟进行 分频，得到采样时钟以控制采样频率。 2． 2 FPGA 对 AD7656 的控制程序实现
FPGA 器件具有高集成度、时序控制精确、设计灵 活、高时钟频率等明显优于普通微处理器的特点，故
·20·
《测控技术》2011 年第 30 卷第 7 期
本设计中采用 Altera 公司 EP1C6 系列 FPGA 为作为 ADC 控制和与 DSP 通信协作的核心，这样可简化外围
电路，降低设 计 风 险，缩 短 开 发 周 期，最 终 达 到 预 期 要求。
DSP技术在风力发电机组状态监测系统中的应用
行 状态 监测 与分析 系统 的实 际应用需 求 。
处理 能力 ， 丰富 的 外设 模 块 使 得它 在 工业 控 制 中
获得 了广泛 的应 用 。
３ ． １ 硬件结 构 为 了更 好地 实 现机 组 状 态 监 测 的实 际 功 能 ， 充分 利 用 Ｄ Ｓ Ｐ的 各 种 内部 资 源 ， 如 Ａ Ｄ Ｃ模 块 、
Ｃ Ａ Ｎ模 块 以及 Ｇ Ｐ Ｉ Ｏ模块 等 。其 中主要应 用 Ａ Ｄ Ｃ 模块 采集 模 拟 量 信 号 ， 如 振 动 和 电压 电 流 信 号 ； Ｇ Ｐ Ｉ Ｏ模块 采集 数 字 量 信 号 ， 如 温 度 和烟 感 信 号 ， 其 中还利 用外接 的拨 码开关 以确定 整个 风场 风机
摘 要 根 据 风 力发 电机 组 实 际情 况 ， 设 计 了基 于 Ｄ Ｓ Ｐ技 术 的状 态监 测 系统 。 完成 对现 场机 组 振 动 、 温 度、 转 速 及 视／ 音频等信 号的采集和处理 ， 并 将 数 据 发 送 到 上位 机 供 进 一 步 的 分析 ， 根 据 分析 结 果 确 定 机
故 报警 等功 能 。 １ 系统设 计 本 次设 计 的 风 力 发 电 机 组 状 态 监 测 系统 是
图 １ 系统 拓 扑 结 构
２ 下 位 机 功 能 概 述
下 位机 主要 作 为一 个 数 据 采 集 处 理 系统 ， 对
Ｓ Ｃ Ａ Ｄ Ａ 系统 的一种 实现 形式 ， 通 过 对 现场 采 集 到 的信 号进行 分 析 ， 得 到机 组 的运行情 况 ， 监测 故 障
基于DSP的并网PWM逆变器的的研究
Vol .26 N o.1 2 D ec .201 0
基 于
D SP
� 78 �
吉 林 工 程 技 术 师 范 学 院 学报
201 0 年 1 2 月
无需升速齿 轮箱� 系 统首先由 风轮拖动 风力发 电 机， 把捕获的风能转化为频率变化� 幅值变化的交流 电， 经过 P W M 逆变器将其整流为直流， 直流电容作 为能量缓冲环节， 稳定直流电压， 再经过 PW M 逆变 器将其变换为三相恒幅交流电并入电网 �系统有功 功率 � 无功功率由发电机侧 PW M 整流器控制， PW M 整流器通过调节定子侧的 d 轴和 轴电流， 控制发 电机的电子转矩和定子的无功功率， 使发电机运行
1.1 直驱型风力发电系统结构 直驱型风力发电系统结构， 如图 1 所示 � 1.2 直驱型风力发电系统工作原理 直驱型风力发电系统采用背靠背双 PW M 变流 器拓扑结构 ， 风力机与永磁同步发电机直接相连 ，
基金项目 : 吉林省科技发展计划项目 ( 200705c 08) ; 吉林省教育厅 "十一五 " 科学技术研究项目 ( 2008 390) � 作者简介 : 张丹彤 ( 1 965)， 男， 吉林松原人， 吉林工程 技术师 范学院 信息 工程学 院副教 授， 主要 从事计 算机软 件开发 � 电工 电子技 术教学 研究�
在变速恒频状态， 实现最大功率跟踪� 最大效率利用 风能� 网侧的 PW M 逆变器通过调节网侧的 d 轴和 轴电流， 控制 PW M 逆变器输入侧的直流电压， 保 证直流电压稳定， 控制流向 电网的无功功率 ， 实现 有功和无功功率的解耦控制， 输出通常运行在单位 功率因数状态， 同时网侧的 P W M 逆变器还要保证逆 变器输出的总谐波畸变率尽可能小， 以提高注入点 网的电能质量 �
控制系统的信号处理与滤波技术
控制系统的信号处理与滤波技术控制系统的信号处理与滤波技术在工业自动化和电子设备领域起着至关重要的作用。
它们帮助我们提取有用的信息，去除噪声和干扰，从而实现精确的控制和准确的测量。
本文将探讨控制系统中常用的信号处理与滤波技术，包括数字滤波器、数字信号处理以及其在实际应用中的一些典型案例。
一、数字滤波器数字滤波器是一种将输入信号进行数字处理，从而改变其频率响应、幅频特性和相频特性的装置。
它可以通过去除不需要的频率成分和减弱噪声等方式，提高信号质量，从而使得控制系统的精度和稳定性得到改善。
在数字滤波器的设计中，常用的滤波器类型包括有限冲激响应（FIR）滤波器和无限冲激响应（IIR）滤波器。
FIR滤波器的特点是相位响应线性，能够实现较为精确的频率响应，并且稳定性较好。
而IIR滤波器则具有较低的计算复杂度和系统延迟，适合于实时处理。
在实际应用中，数字滤波器可以应用于模拟信号的采样与重构，功率信号的频谱分析及滤波、图像和音频信号的处理等领域。
例如，在音频设备中，数字滤波器可以用于降低噪声，提高音质，使得声音更加清晰、自然。
二、数字信号处理数字信号处理（DSP）是一种利用数学算法处理数字信号的技术。
它通过将模拟信号转换为数字信号，并运用不同的算法对信号进行处理，如滤波、去噪、特征提取等，以实现对信号的分析和控制。
在控制系统中，数字信号处理技术广泛应用于信号采集与重构、滤波和频谱分析、控制算法实现等方面。
例如，在电力系统中，通过对电流和电压信号进行数字信号处理，可以实现功率质量的监测与控制，提高电网的稳定性和可靠性。
数字信号处理还可以与人工智能相结合，实现智能控制和决策。
例如，在无人驾驶领域，通过对传感器获取的图像和声音信号进行数字信号处理和分析，可以实现智能感知和决策，从而实现自动驾驶功能。
三、实际应用案例1. 风力发电控制系统中的信号处理与滤波技术在风力发电控制系统中，信号处理与滤波技术被广泛应用于风速、风向和转速等信号的采集与处理。
基于DSP的风力发电机多点温度监测系统设计与实现
第３０卷第１０期２ ０ １ ２年１ ０月水 电 能 源 科 学Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ ＰｏｗｅｒＶｏｌ．３０Ｎｏ．１０Ｏｃｔ．２ ０ １ ２文章编号：１０００－７７０９（２０１２）１０－０１８６－０３基于ＤＳＰ的风力发电机多点温度监测系统设计与实现方院生１，２，王 琦１，吕跃刚２（１．广东电网公司电力科学研究院，广东广州５１０６００；２．华北电力大学控制与计算机工程学院，北京１０２２０６）摘要：针对风力发电机组运行环境恶劣，需要对风机的塔底控制柜和机舱控制柜等关键部位进行多点温度采集，根据单总线多点温度监测系统的设计方案，采用ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２数字处理器为核心，设计开发了基于ＣＡＮ总线的在线温度监测系统。
将该套系统应用于东北某风力发电厂后发现系统的稳定性、实时和可靠性较好。
关键词：风力发电机组；多点温度监测；ＤＳＰ；ＣＡＮ总线中图分类号：ＴＶ１２４文献标志码：Ａ收稿日期：２０１２－０１－２０，修回日期：２０１２－０３－２０作者简介：方院生（１９８４－），男，工程师，研究方向为风电变频系统，Ｅ－ｍａｉｌ：ｆｙｓ＿ｄｋｙ＠１２６．ｃｏｍ 远程多点温度监测系统在风力发电机组中具有重要的实用价值，如控制系统的塔底控制柜和机舱控制柜，液压系统如液压缸、高速轴承等部位，均需要实现实时温度监测［１］。
若温度过高则须将风力发电机组退出运行，在温度降至允许值时再自动起动风力发电机组运行。
本文基于ＤＳ１８Ｂ２０数字式温度传感器、ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２数字信号处理器、ＣＡＮ总线、以太网、上位机、继电器和风扇等构建了实时在线监测系统，实现了风电机组多点温度监测、数据远程传输、在线报警与控制的功能。
１ 系统架构针对风力发电机组多点温度监测，采用ＤＳＰ核心板＋ＣＡＮ转以太网的方式实现智能化从站设计。
系统总体架构见图１。
采用ＴＩ公司生产的数字信号处理器（ＤＳＰ）ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２（简称Ｆ２８１２），通过ＤＳ１８Ｂ２０数字式温度传感器检测获取各点温度的数字信号，以ＤＳＰ为核心的微处理图１ 基于ＤＳＰ的远程温度监控系统架构Ｆｉｇ．１ Ｓｙｓｔｅｍ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｏｆ ｒｅｍｏｔｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＤＳＰ器实现现场温度信号的采集、分析，给出相应的控制策略，通过继电器、风扇或电机等方式实现调温控制或关停机。
风电场并网系统运行优化的智能算法
风电场并网系统运行优化的智能算法在当前新能源逐渐成为主流能源的大背景下，风电发电量不断增加，越来越多的风力发电厂加入到电网中。
为了充分发挥风电的清洁和高效发电优势，保障风电的安全可靠供电，提高风电发电效率，风电场并网系统的运行优化已经成为当前的研究热点。
随着信息技术和智能算法的不断发展和应用，风电场并网系统的优化已经日趋智能化。
针对传统的基于经验和规则的优化方式存在的问题，比如过分依赖技术工人经验，优化效果不佳等，开发智能化的风电场并网系统运行优化算法已经成为现代风电场并网系统的发展方向。
智能算法是指利用数据挖掘、机器学习等技术，依靠自主学习和优化能力，不断适应环境变化和用户需求，优化系统性能，实现自动化调节和控制的算法。
智能算法优化风电场并网系统的运行，可以提高系统效率，减少故障率和人工干预的次数，进一步促进清洁能源的发展。
智能算法优化风电场并网系统的主要技术包括以下几个方面：一、数据采集和处理技术智能算法需要基于分布式控制系统(DCS)、监控与数据采集系统(SCADA)等实时数据收集和处理技术，将各种数据信息进行采集、分析和预处理，为后续智能算法的运行提供数据支持。
二、故障检测和诊断技术智能算法需要基于Fault Detection and Diagnosis(FDD)技术，对风电场并网系统运行过程中的故障进行精准的检测和诊断。
通过准确检测和诊断系统故障的原因和性质，可以为后续的故障响应和维修提供准确的决策依据。
三、模型建立和智能算法设计技术智能算法需要基于系统建模技术，建立系统的动态和静态模型，并且针对风电场并网系统的特性和运行规律，采用合适的数据分析和预处理技术进行数据的处理和降维，最终设计出高效的智能算法模型。
四、智能优化算法实现技术智能算法的核心是优化算法的设计和实现技术。
常见的智能优化算法包括基于神经网络的优化算法、基于粒子群算法和遗传算法等多种类型的算法。
这些算法既可以针对特定问题进行改进，也可以通过组合和融合等方式实现多种算法的协同优化，提高优化算法的性能和效率。
风能发电工程施工中的并网接入与运行调试
风能发电工程施工中的并网接入与运行调试随着全球对可再生能源的需求不断增长，风能发电成为了一种受欢迎的选择。
风能发电工程的施工过程中，关于并网接入与运行调试的问题显得尤为重要。
本文将探讨这一主题，并对该过程的几个关键方面进行介绍。
在风能发电工程施工过程中，实现并网接入是一个重要的关键步骤。
并网接入是指将风能发电系统与电网连接，使其能够向电网输出发电所产生的电力。
这个过程需要根据所在地区的电力系统规范和要求来进行设计和选型，确保能够满足系统安全、稳定和可靠运行的要求。
并网接入的第一步是将风能发电系统与主变电站相连接。
主变电站起着重要的作用，它将由风能系统所产生的电能进行处理和传输。
主变电站需要根据风能发电系统的容量和电压等级进行设计，并有足够的容量来接纳系统所产生的电力。
此外，主变电站还需要配备适当的设备来控制电力的传输和分配。
除了主变电站，电网与风能发电系统之间还需要安装一些关键的设备，如开关设备和保护设备。
这些设备的作用是保护电网和风能发电系统免受潜在故障和问题的影响，并确保系统运行的安全性和可靠性。
在施工过程中，应根据设计要求和规范进行设备的选型和安装连接，需要进行仔细的调试和测试，以确保设备正常运行和合理应对各种异常情况。
一旦风能发电系统与电网成功地并网接入，运行调试的工作便开始了。
这一阶段旨在确保系统能够稳定、高效地运行，并达到正常发电的要求。
运行调试的过程包括系统参数的设定、试运行、性能测试和问题排查等环节。
首先，在运行调试过程中，需要对风能发电系统的参数进行设定。
这些参数包括功率曲线、限制参数、故障保护设置等。
通过合理设置这些参数，可以确保风能发电系统在各种工况下能够稳定工作，并能够应对各种故障和异常情况。
接下来，需要进行试运行。
试运行是为了验证风能发电系统的各项功能和性能是否符合设计要求。
在试运行过程中，可以模拟不同的工作条件，通过观察和监测系统的运行情况来评估其性能和可靠性。
如果存在问题或不符合要求的地方，需要及时进行调整和修正。
提升风电场并网效率的关键技术解析
提升风电场并网效率的关键技术解析风能作为清洁能源之一，在全球范围内受到越来越多的关注和应用。
然而，要实现风能的充分利用，提升风电场的并网效率至关重要。
本文将对提升风电场并网效率的关键技术进行解析，探讨其在风电行业中的应用和前景。
1. 高效风力发电机组设计风力发电机组是风电场的核心组成部分，其设计直接影响到发电效率。
采用先进的风力发电机组设计，包括叶片设计、发电机设计以及转子结构等方面的优化，能够提高风电场的发电效率。
例如，采用更长的叶片可以增加叶片的扫风面积，提高捕捉风能的效率；同时，采用高效的发电机设计和轴承系统可以减少能量损失，提高发电效率。
2. 智能化风电场运维管理系统智能化的风电场运维管理系统可以实时监测和管理风电场的运行状态，及时发现并解决问题，提高运行效率和可靠性。
通过引入先进的传感器技术和大数据分析技术，可以实现对风电机组、变流器、输电线路等设备的实时监测和远程控制，提高故障检测和预测的准确性，降低运维成本，提升风电场的整体效率。
3. 高效的电力输送与储能技术提升风电场并网效率还需要解决电力输送和储能方面的技术挑战。
传统的输电线路存在能量损耗大、线路容量有限等问题，限制了风电场的并网效率。
因此，采用高压直流输电技术和柔性直流输电技术可以有效减少输电损耗，提高输电效率，实现远距离电力输送。
同时，利用储能技术可以缓解风能波动带来的不稳定性，提高风电场的可调度性和稳定性，进一步提升其并网效率。
4. 多源能源协调调度技术随着可再生能源的不断发展和普及，多源能源协调调度技术越来越重要。
通过将风能、太阳能等可再生能源与传统能源进行有效整合和协调调度，可以优化能源供应结构，降低能源生产成本，提高能源利用效率。
采用先进的能源调度算法和智能化的调度系统，可以实现对不同能源的灵活调度和优化配置，最大限度地提高风电场的并网效率和经济效益。
5. 政策支持与产业协同发展最后，提升风电场并网效率需要政府部门和产业界的共同努力和支持。
dSPACE实时仿真系统及其在风力发电系统中的应用
Electr. Eng. & Power Convers. LAB
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目 录
dSPACE实时仿真系统 采用dSPACE实时仿真系统进行控制系统设计开发 DS1103单板系统简介 dSPACE实时仿真系统在风力发电系统中的应用
Electr. Eng. & Power Convers. LAB
目标代码生成
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采用dSPACE进行控制系统设计开发
dSPACE V-Cycle 产品开发流程4
功能设计及离线仿真
对模型进行标定校正
硬件在环仿真 模拟被控对象的各种工况 在线实时监控和标定各种仿真参数 实现测试自动化，且测试过程可复现 实现高速运算，满足电控单元测试的实 时性要求； 快速控制原型 易于维护和扩展测试能力。
以图形化方式对所有I/O接口进行设臵 结合RTW自动代码生成并下载到实时
RTHardware
硬件上
支持软件和硬件中断等任务模式 自动激活编译器编译和链接模型
支持多处理器系统
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dSPACE实时仿真系统
快速控制原型
Electr. Eng. & Power Convers. LAB
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采用dSPACE进行控制系统设计开发
dSPACE V-Cycle 产品开发流程
TargetLink 从MATLAB/Simulink生成定点代码 可靠性、效率、可读性能与手工代 码媲美 对于不同的控制器与编译器可选择 不同的优化方法 自动定标 （scaling）
基于DSP数字式风能涡轮机振动监测仪的设计
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｇ ｎ ｌＷ ｉ ｓ ｇ ｆ Ｄｉ ｉ ａ ｎｄ Ｔｕｒ ｎ ｂｒ ｔｏ ｏ ｉｏ ｓ ｄ ｏ ｂｉ ｅ Ｖｉ ａ ｉ ｎ Ｍ ｎ ｔ ｒ Ｂａ ｅ ｎ ＤＳＰ
ＱＵ Ｋ ｏｗ ｉＸ Ｅ Ｋ ｏｊｎ Ｉ ｕ — ｅ， Ｉ ｕ－ ｕ
（ ｃ ｏｌ ｆ ｈ ｓ ａ ｌｃｒｎｃ ， ｈｎ ｄ ，１０ ４ Ｃｈｎ ） Ｓ ｈ ｏ ｙｉ ｌ ｅｔｏ ｉ Ｃ ｅ ｇ ｕ ６ ０ ５ ， ｉａ 风 力 发 电事 业 在 国 内蓬 勃 发 展 ， 国 内 的 用 电 紧 缺 为
解决 了燃眉之急 ， 但风能涡轮机 能否正 常运行不 仅仅直 接影 响 发电的产量 ， 可能 导致设 备 本身 损坏 与否 ， 至会 造成 意 想 还 甚
不 到 的 后 果 。文 中结 合 工 业 现 场 实 际 情 况 和 需 要 ， 计 了风 能 设
ｉ ｅ ｉｂｌ ｐ ｏ ｉ ｎｇ ｓ ｃ ｒｔ ｒｔ ｅ ｅ ａ ｏ ｓｒ ｎｉｇ ｉ ｎ ｉｌ ｓｒ ｌａ ｅ， ｒ ｖｄｉ ｅ ｕ ｉ ｆ ｈｅ ｇ ｎ ｒ ｔｒ ｕｎ ｎ ｎ ｗｉ ｄ ｆｅ ｄ． ｙｏ
Ｋｅ ｒ ｓ ｄ ｇｔｌｓｇ ａ ｒ ｃ ｓ ｏ ； ｃ ｅ ｅ ａｉｎ ｓ ｊ ｏ ； ｉｒ ｔ ｎ ｍｏ ｉ ｒ ｇ； ＡＮｏ ｅ ｒ ｔｃ １ ｙ ｗｏ ｄ ： ｉ ｉ ｉｎ ｐ ｏ ｅ ｓ ｒ ａ ｃ ｌ ｒｔ ｅ￣ ｒ ｖｂ ａｉ ｎ ｔ ｉ Ｃ ａ ｌ ｏ ｓ ｏ ｏ ｎ ｐ ｎ ｐ ｏｏ ｏ ．
Ｄ ｏ ｅ ｓｏ ｔ ｅ ｈｅ ｄｉｉａ ｉｎａ ｉｔ ｈ Ｐ ｉ ｉ ｌ ｒ ｃ ｓｏｒ ｔ ｅ ｓ ｆｗａｅ ｆｌｅｉ ｃ ｎｖ ｒｉｎ，ｈ ｎ ｔ ｇｔｌｓｇ ｌ ｎ ｏ ｔ ｅ ＤＳ ｄ ｇｔ ｐ ｏ ｅ ｓ ，ｈ ｏ ｔ ｒ ｔ ｒｎｇ， ｔ ｎ ｌｓｓ， ｌｒ ｓ ｔｉ ｇ ａ ａ ｔ ｔ ａ ｉ ｄａａ ａ ａｙ ｉ ａａ ｍ ｅ ｔｎ ｓ， ｔｌ ｓ ，ｈｅ
风力发电并网技术研究及应用
风力发电并网技术研究及应用随着全球气候变化的加剧，清洁能源的利用已成为世界各国共同的目标。
风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，越来越受到各国政府和企业的青睐。
然而，风力发电的一个重要问题就是如何将发电的电能并入电网中。
因此，风力发电并网技术的研究和应用是当下的重点之一。
一、风力发电并网技术的必要性由于风能的不稳定性，风力发电站的发电量也存在不确定性。
在某些时间段内，由于天气等原因，风力发电站的发电量可能会急剧下降。
如果这些电能不能及时并入电网中被利用，就会导致电网负荷不平衡，甚至引发电网故障，对电网的安全稳定运行产生影响。
因此，风力发电并网技术的研究和应用是必要的，可以确保风力发电站和电网的安全、稳定运行。
二、风力发电并网技术的分类风力发电并网技术可以分为直接并网和间接并网两种方式。
直接并网是指将风力发电站发出的交流电能直接并入电网中，略有调整即可与电网实现同步。
这种方式的优点是方便、简便，免去了中间环节的转换，但需要保证风力发电站的电压、频率、波形等指标符合电网对标准的要求。
间接并网是指将风力发电站发出的交流电经过一个变换装置（变压器、逆变器等）转换成电网所需的电压、频率、波形等指标后，再并入电网中。
这种方式的优点是灵活性高，可以适应不同电网的要求，缺点是转换和调节过程中存在能量损失。
三、风力发电并网技术的应用现状目前，风力发电已经成为世界上一种最常见的可再生能源形式之一。
许多国家和地区已经建立了相应的风力发电并网技术标准和规范，以确保电网的安全、稳定运行。
在实践中，风力发电并网技术的应用范围已经非常广泛。
例如在风力发电站内部，可以使用逆变器等转换设备将发出的交流电转换为所需的电压、频率、波形等指标，然后进行直接或间接并网。
另外，还可以采用电池储能等方式储存剩余的电能，以备将来使用。
除此之外，风力发电并网技术还可以与其他清洁能源形式（如太阳能、地热能等）相结合，形成“多能互补”的新型清洁能源系统。
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摘要:针对风力发电机组直接并网和降压并网都会在并网瞬间产生很大的冲击电流。
根据变速恒频双馈发电机组的运行特点,通过对其数学模型分析,建立了双馈异步发电机的空载数学模型,研究了基于电网电压定向的空载并网控制的策略,避免了由于定子磁链检测不准确造成的电网冲击。
采用TMS320F2812实现了变速恒频双馈风力发电机组空载并网控制系统,给出了硬件和软件设计方案。
实验表明系统动态性能强,稳定性好。
该控制策略可以实现大容量风电机组的无冲击软并网,是一种理想的风电机组并网方式。
[著者文摘]关键词:风力发电变速恒频空载并网DSPApplications of DSP on wind power no-load grid LI Ming,CHENG Geng-guo,XIAO Qin,LI Lan-lanCollege of Information Science and Engineering,Wuhan University of Scienceand Technology,Wuhan 430081,ChinaAbstract:For WTG direct interconnection and step-down grid produces very big impact interconnection of instantaneous current.According to the variable speed constant frequency doubly-fed generators operationcharacteristics,through its mathematical modelanalysis,established doubly-fed induction generator mathematical model and the drag based on the voltage controlled directional no-load interconnection tactics to avoid detection by the stator flux linkage of grid impact caused by inaccurate.TMS320F2812 realized the variable speed constant frequency doubly-fed WTGno-load grid control system,and it also presents the hardware and software design.The experiments show that the system dynamic performance is strong,good stability.This control strategy can realize the large capacity of wind generator no impact on the soft grid,a kind of ideal wind generator grid mode.[著者文摘]Key words:wind power; variable speed constant frequency; power grid no-load; DSP无刷励磁同步机变频软启动系统研究程耕国[1] 吴丽[2] 崔云[3]摘要:由于对爆炸性气体环境中使用的电气设备往往提出具有防止引燃爆炸的特殊性能要求，无刷励磁电动机获得了越来越广泛的应用。
研究了同步机无刷励磁变频软启动系统设计方法。
在阐明同步机无刷励磁变频软启动系统工作原理的基础上，详细介绍无刷励磁电动机控制系统的实际应用，工程实验结果证明了该设计方法的有效性。
[著者文摘]关键词:无刷励磁同步电动机软启动Design of Synchronous Motor with BrushlessExcitation Soft Start SystemCHENG Geng-guo ,WU Li ,CUI Yun1. Information Science and Engineering Institute of WUST, Wuhan 430081,Hubei, China ; 2. Yellow River Conservancy Technical Institute, Kai feng 475003, Henan,China ; 3. Agglomeration Factory of Wuhan Iron and SteelCorp. ,Wuhan 430083, Hubei,ChinaAbstract:Brushless motor excitation is more widely used in the environment of explosive gases. The synchronization of brushless excitation frequency soft start system design methods were studied. On the basis of principle of the synchronized machine brushless excitation frequency soft starter system, detailed brushless motor control system of exciting practical applications, engineering experimental results show effectiveness of the design method.[著者文摘]Key words:brushless excitation; synchronous motor ; soft start乘性随机离散系统的最优控制赵明旺摘要:基于对系统随机不确定因素的分析 ,文中定义了一种新型随机离散系统——乘性随机离散系统 ,并研究该类系统的线性二次型 (LQ)最优控制问题 .首先给出了该类系统的有限时间和无限时间LQ最优控制律 ,并着重分析、证明了无限时间LQ最优控制问题的Riccati方程的正定矩阵解的存在性及相应数值求解算法与收敛性 ,以及闭环系统的稳定性等问题 .仿真结果表明了该方法的有效性 .关键词:随机离散系统最优控制噪声乘性摄动Optimal Control for Multiness Stochastic DiscreteSystemsZHAO Ming WangAbstract:Based on the analysis of stochastic uncertainty in dynamical systems, a new type of stochastic discrete systems, named as the multiness stochastic discrete systems, is defined and then the linear quadric(LQ) optimal control problem for the systems is discussed. Firstly, the LQ optimal control laws with finite time and infinite time are proposed respectively. Secondly, the existence of the摘要:采用分形与混沌技术判断轧机设备的动力学特性是否发生变化,帮助判断设备是否存在故障,再结合频谱分析方法,快速找出故障原因与故障点,在高速线材轧机的故障监测与诊断中取得了良好的效果。
[著者文摘]关键词:分形与混沌轧机齿轮与轴承故障诊断Application of the fractal and chaos theory in faultdiagnosis of rolling millZhou Fengxing , Xu Hua , Yu Jingxian, Liu Jing , Pei Jun1. College of Information Science and Engineering, Wuhan University ofScience and Technology, Wuhan 430081, China; 2. Wuhan Iron and SteelCorporation, Wuhan 430080, ChinaAbstract:The theory of the fractal and chaos is used to determine whether the kinetic characteristics of rolling mill have changed and whetherthe fault exists or not. The frequency spectrum is analyzed to find out the reason and the locality of the fault. When applied in the fault diagnosis and monitoring of high speed wire rolling mill, the method produces good results.[著者文摘]Key words:fractal and chaos; rolling mill gear and axletree; fault diagnosis基于声发射的地震、山体滑坡监测诊断系统的应用研究周凤星[1] 程耕国[1] 汪道林[2] 童云[1][1]武汉科技大学信息科学与工程学院,430081 [2]武汉安全环保研究院,430081摘要:阐述了采用声发射技术对矿山、岩石、水土、水工、建筑结构等行业进行监测。
岩体工程如矿山边坡、山体边坡，因内外力作用以及外界环境因素影响，易发生滑坡蹋陷，在滑坡蹋陷之前都会有声发射现象发生．如何检测到这些声发射信号．是研究的重点内容。
如何根据检测到的声发射信号进行危险预报．确定声发射源．是基于声发射的地震、山体滑坡监测诊断系统的主要研究任务。
[著者文摘]关键词:声发射数据采集振源定位The Monitors and diagnoses systematic application study in earthquake and landslide based on acousticemission techniqueZhou Fengxing, Cheng Gengguo, Wang Daolin ,TongYun Zhou Fengxing, Cheng Gengguo, Wang Daolin ,TongYun Abstract:Elaborated uses the acoustic emission technique to monitor in the area of mine, rock, water and soil, water conservancy project, building structure and so on. The crag body project like mine side slope, the mountain body slope because inside and outside the action of force as well as the external environment factor affects easily to have the landslide to cave in. Caves in before the landslide all can have the launch phenomenon occurrence, how to examine these signal of the acoustic emission is the research important content. How acts to carry on the dangerous forecast, the determination the source of acoustic emission according to these signal is the primary mission of The Monitors and diagnoses system in earthquake and landslide based on acoustic emission technique.[著者文摘]Key words:acoustic emission ; data acquisition ; acoustic emission source siting摘要:本文将介绍通孔井式加热炉的结构和自身特点，并根据这些特点提出把双模糊控制器应用于这种特殊结构加热炉的温度控制。