[发明专利]一种基于DSP和ARM及以太网通信的变流器监控系统

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电领域的嵌入式系统装置，具体地，涉及一种基于DSP和ARM及以太网通信的变流器监控系统。

背景技术

现有的变流器监控系统主要由以下几个部分组成：传感器模块、信号调理模块、数据AD转换模块、信号处理模块、上位机等，底层的数据经过处理后通过现场总线等方式与上位机通讯，在上位机中进行进一步的分析和显示。这种监控系统的信号处理模块主要功能由DSP实现，信号处理模块与变流器控制模块相对独立，可以实现对变流器中各物理量的实时监控，主要功能是观测、分析、记录等。这种技术的缺陷有：只能观测传感器采集的物理量，无法观测变流器控制模块内部数据；数据传输速率不高，难以满足大量数据的发送和接受；控制功能较少。

如申请（专利）号为201110164930.7的中国发明专利，该发明公开了一种风电变流器的监控系统及风力发电系统。其中的风电变流器的监控系统包括：用于采集风电变流器的运行状态及关键参数数据的数据采集单元、通信单元、转换单元、以及上位机转换单元用于将数据采集单元通过通信单元发送的风电变流器的运行状态及关键参数数据转换为上位机可识别的数据后，发送给上位机并通过上位机显示。但该专利所述的监控系统独立于变流器控制器之外，无法对变流器控制器内部数据进行监控，也无法对变流器内部控制算法进行调整；在数据处理中没有涉及嵌入式操作系统和以太网通信的技术，无法实现复杂的控制和通信功能。

又如，北京交通大学李丹2007年硕士学位论文“风力发电变流器实验平台监控系统设计”该论文中所述监控系统主要监控传感器采样数值和变流器基本状态量，无法对变流器控制器内部数据进行监控；使用PLC对变流器进行一些开关量控制，无法对变流器内部控制参数进行调整；使用了串口通信方式与上位机通信，传输速率低，抗干扰能力差。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于DSP和ARM及以太网通信的变流器监控系统，该系统可以对变流器控制模块内部运算得到的数据进行采集和发送，当大量数据需要从控制模块发送至上位机时，解决控制模块处理能力不足的问题；提高变流器监控系统的控制功能，能够通过上位机直接对控制器算法进行控制。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于DSP和ARM及以太网通信的变流器监控系统，包括如下模块：

数据采集和转换模块，该模块用于将实际的物理量（如电网电流、电压等）转换为控制模块所需要的数字量并发送至控制模块，主要功能包括信号采集、信号调理、AD转换、信号隔离等功能。

控制模块，该模块用于变流器的控制和与ARM模块通信，主要由DSP及其外围电路实现。

ARM模块，主要由ARM处理器及其外围电路实现，该模块用于与上位机和控制模块通信。该模块运行嵌入式操作系统，使用多线程处理功能，通过以太网与上位机通信，对来自控制模块的数据进行处理和发送，对从上位机接受的数据进行解释和处理，并向控制模块发出相关命令。

上位机模块，用于和ARM模块通过以太网进行通信，并运行显示和操作界面。该模块的软件可以由多种语言编写，需要与ARM模块使用统一的以太网通信协议和数据包格式。该模块能够根据用户的操作对ARM模块下发各种命令，能够显示、分析和记录各种接收到的数据。

优选地，所述控制模块包含如下两个模块：

控制器算法模块，用于执行变流器控制的主要算法，能够接受来自各数据采集和转换模块所发送的数据，进行相关的运算和处理，向各个变流器机柜发出控制命令。

控制器数据通信模块，用于与ARM模块进行通信，并且能够与控制模块交互,该模块采集控制器算法模块内部各个变量，发送至ARM模块，并能够接收ARM模块的命令，根据命令对控制器算法模块内部运行的算法进行配置。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1）控制模块和监控系统紧密结合，在控制变流器的同时能够实时监控控制模块内部运算的数据和采集到的物理量。

2）通过监控系统可直接控制变流器，配置控制算法参数，极大地方便了系统调试和运行。

3）使用ARM模块来执行和上位机的通信和相关的数据处理任务，减轻了控制模块的处理压力，保证了变流器控制的可靠性。嵌入式操作系统的应用，极大地扩展了控制和通信的灵活性。

4）使用以太网和上位机通信，传输数据量大，且保证了数据传输的可靠性。

附图说明