[发明专利]基于DSP和ARM的风电变流器运行参数控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及风电领域的监控系统，尤其涉及一种双核控制器的风电变流器运行参数采集与显示系统。

背景技术

随着计算机技术的发展，通信技术也逐步走向成熟，工业以太网提供了一个无缝集成到新的多媒体世界的途径，如今，外部互联网(Extranet)不但应用在办公领域，而且还在生产和过程自动化中得到广泛的应用。

控制系统和工业自动化系统中，主要将以太网应用在PLC控制系统上，嵌入式控制系统中主要应用RS-232、RS-485和USB通信协议进行信息传输，很少涉及以太网应用。RS-232、RS-485和USB通信协议在进行大量数据量通信的时候，会出现瓶颈，以太网通信协议与RS-232、RS-485、USB协议相比具有数据吞吐量大、可远距离传输、通信数据稳定等优点。

目前，风电变流器中涉及数据传输的控制器多采用单核器，单核控制系统控制方式简单，通信接口技术单一，无法满足复杂算法的控制需求，也不易实现人机双向交互。

风电变流器属于电力系统中重要的一部分，变流器的控制质量决定了风机是否能够正常发电，数据的实时传输及显示对于分析变流器运行质量起到了决定性的因素，因此设计一个可以满足复杂算法控制需求，实现人机双向交互的变流器运行参数的采集与显示系统显得尤为重要。

风电现场多采用DSP控制器将风电变流器各个运行参数进行采集，在遵守RS-232、RS-485及CANOPEN通信协议的基础上，通过数据传输线与上位机连接，将采集信号传递给上位机，DSP主要完成运行控制以及与上位机通信的工作，此种控制方式仅适用于桌面调试，在工业环境中将控制信号进行远距离传输时较难实现，同时，应用RS-232和RS-485协议通信过程中，电路中存在共地噪声和不可抑制的共模干扰。

RS-232和RS-485通信协议只适用于短距离工业信号传输，CANOPEN属于中短距离通信协议，对于计算机系统来说，计算机接口中并没有标准的CAN接口，若要实现通讯连接，需要在通信线路中间加入一个转换模块进行协议转换，可实现远距离传输，但存在风险与不稳定因素。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种基于DSP和ARM的风电变流器运行参数采集与显示系统，本系统将以太网通信技术应用在风电变流器参数监视与控制系统中，避免了恶劣工业环境中使用串口通信技术影响数据传输的稳定性的问题，同时，本发明使用双核处理器对变流器的现场参数进行数据采集与处理，将采集数据通过辅助控制ARM单元与上位机虚拟示波器单元进行交互，克服了DSP人机交互能力不足的缺点。

本发明采用如下技术方案：

一种基于DSP和ARM的风电变流器运行参数采集与显示系统，包括数据采集单元、数据交互单元、以太网接口单元、虚拟示波器单元以及供电单元；

所述的数据采集单元用于采集现场反映变流器运行参数的电网电压信号、网侧电流信号、机侧电流信号及定子电压信号，并将采集信号输入至次级的一次调理电路，一次调理电路接收输入信号，将输入信号进行滤波与放大，然后送入数据交互单元；

所述的数据交互单元，包括DSP主处理器单元、数据交互中心双口RAM单元、辅助控制ARM单元；DSP主处理器单元用于接收一次调理电路发送的处理信号，接收信号在DSP主处理器单元中运算处理，DSP主处理器单元将交互数据放到总线，数据通过总线传输至数据交互中心双口RAM单元，实现DSP主处理器单元与数据交互中心双口RAM单元信息交互；数据交互中心双口RAM单元用于接收数据，将数据放到总线上，数据通过总线传输至辅助控制ARM单元，通过数据交互中心双口RAM单元实现DSP主处理单元与辅助控制ARM单元数据双向传输，辅助控制ARM单元通过RMII接口接入以太网接口单元，应用以太网接口单元与虚拟示波器显示单元进行通讯；

所述的虚拟示波器具有实时数据触发、变流器故障记录、故障波形保存、故障记录回放的功能，可通过设置通道数量来增加虚拟示波器观测的变量数量；

所述的供电单元为本系统提供电压。

现场数据采集时，噪声干扰会影响模拟量采集的精确度，造成捕捉模块的误操作，导致无法准确测量信号频率相位，本系统采用以下抗干扰措施降低噪声干扰对系统的影响：

1、DSP和大功率器件的地线采用单独接地，以减小相互干扰。DSP的I/O口，电源线，电路板连接线等关键元件使用抗干扰元件，如磁珠、磁环、回路退耦和电源滤波器。

2、一点共地：系统的模拟地与数字地分别布线，最后在一点通过磁珠共地。