專利名稱：一種基于dsp處理器和cpld邏輯控制器的風電電網(wǎng)無功補償裝置的制作方法
技術領域：
—種基于DSP處理器和CPLD邏輯控制器的風電電網(wǎng)無功補償裝置技術領域[0001]本實用新型涉及電子技術領域，提供了一種基于DSP處理器和CPLD邏輯控制器的 風電電網(wǎng)無功補償裝置。
背景技術：
[0002]隨著能源危機日益突出，開發(fā)利用新能源已成為全世界研究的熱點，風力發(fā)電作 為一種重要的可再生能源形式，越來越受到人們的關注。隨著制造技術、現(xiàn)代控制技術、電 力電子技術和計算機技術的進步，風力發(fā)電技術以超過30 %的速度迅速發(fā)展，風能成為世 界范圍內(nèi)發(fā)展最快的一種清潔、可再生能源。但是，風資源的不確定性和風電機組本身的運 行特性使風電機組的輸出功率是波動的，可能影響電網(wǎng)的電能質(zhì)量，如電壓偏差、電壓波動 和閃變、諧波等，嚴重時會對弱電電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性造成危害，因此，風力發(fā)電場對接入電 網(wǎng)的影響不容忽視。對風電接入端的電能質(zhì)量進行長期、連續(xù)地監(jiān)測，從而全面掌握風電場 電能質(zhì)量的狀況，為進一步研究和改善風電電能質(zhì)量提供依據(jù)有著十分重要的意義。[0003]目前我過風電電網(wǎng)電能質(zhì)量問題主要有電壓波形畸變、電壓波動、閃變、三相不 平衡等等，它們最終將導致諸多危害性事故的發(fā)生。例如，高次諧波和三相不平衡問題會引 起中小型發(fā)電機的轉子受到損害，對繼電保護和自動裝置產(chǎn)生嚴重干擾，導致其誤操作事 件的發(fā)生。高次諧波更可能通過在電網(wǎng)中產(chǎn)生諧振而產(chǎn)生諧波放大，進一步對電網(wǎng)中的其 他電力設備造成危害。在我國，已經(jīng)發(fā)生了多起由于電網(wǎng)電能質(zhì)量狀況的惡化而產(chǎn)生的危 害性事故。例如，某電網(wǎng)220KV線路曾因電網(wǎng)諧波問題而發(fā)生跳閘，導致該地區(qū)大面積的停 電事故。又如，某電廠向電氣鐵道和電弧爐供電的IOMW氣輪發(fā)電機轉子因諧波，三相不平 衡和閃變等問題導致部件嵌裝面過熱受損事故。為了解決這些普遍存在的因電能質(zhì)量問題 而引發(fā)的事故，必須對電能質(zhì)量加以重視和規(guī)范，制定相關的規(guī)章制度，予以嚴格的監(jiān)控和 落實。要改善電網(wǎng)的電能質(zhì)量，首要任務就是大力開發(fā)能夠?qū)﹄娋W(wǎng)電能質(zhì)量進行監(jiān)測的各 類設備和儀器。[0004]風力發(fā)電的顯著特點之一是它的波動性和間接性，直接導致了風電場并網(wǎng)運行時 的電能質(zhì)量問題，這些問題包括風力發(fā)電機組投入、退出運行所引起的電壓驟變，風速波 動所引起的功率和電壓波動，湍流和塔影效應所引起的電壓閃變，電力電子接口所產(chǎn)生的 諧波以及風電場從系統(tǒng)吸收無功功率等。電壓閃變可以導致風力發(fā)電機跳閘，進而產(chǎn)生更 大的電壓波動。當風電場與脆弱電網(wǎng)相聯(lián)時，電壓閃變和電壓波動會給電網(wǎng)運行帶來很大 的麻煩。風力發(fā)電機并網(wǎng)用的電力電子裝置，在運行中會產(chǎn)生相應的諧波，注入電網(wǎng)后，會 使輸變電設備產(chǎn)生附加損耗、降低容量，嚴重時還會引起諧振，損壞電氣設備。然而風電場 并網(wǎng)運行的電能質(zhì)量問題可以不同程度地通過風電場無功功率補償加以解決。發(fā)明內(nèi)容[0005]本實用新型的目的在于提供一種對電網(wǎng)質(zhì)量進行檢測且能進行無功補償?shù)囊环N基于DSP處理器和CPLD邏輯控制器的風電電網(wǎng)無功補償裝置。[0006]本實用新型為實現(xiàn)上述目的采用以下技術方案[0007]一種基于DSP處理器和CPLD邏輯控制器的風電電網(wǎng)無功補償裝置，其特征在于 包括用于采集電網(wǎng)電壓信息和電流信息的互感器單元，用于將采集到的電網(wǎng)電壓信息和電 流信息轉換為數(shù)字信號的A/D轉換器，用于完成算法和控制的DSP處理器，用于控制通信和 存儲的ARM處理器，用于對電網(wǎng)無功補償?shù)陌姼?、電容和晶閘管開關器件的無功補償 單元，用于控制無功補償單元的晶閘管開關器件的晶閘管驅(qū)動單元，所述互感器單元、A/D 轉換器、DSP處理器順序連接，所述DSP處理器ARM處理器間連接有外擴串口，還包括用于 為A/D轉換器和外擴串口通過邏輯時序控制的CPLD邏輯控制單元。[0008]所述的電壓互感器采用SPT204V型號，電流互感器采用SCT254FK型號。[0009]所述A/D轉換器采用ADS7864芯片。[0010]所述DSP處理器采用TL16C752芯片。[0011]所述ARM處理器采用AT91RM9200芯片。[0012]還包括GPRS模塊，所述GPRS模塊采用MC35i型號。[0013]本實用新型具有以下有益效果[0014]一、本實用新型能夠?qū)崟r采集電網(wǎng)電能質(zhì)量信息，并對其進行分析后控制無功補 償單元對電網(wǎng)進行無功補償，提高電網(wǎng)質(zhì)量。[0015]二、本實用新型具有GPRS無線通信功能，可以隨時隨地得知各個監(jiān)測點的實時數(shù) 據(jù)，并能通過遠程控制技術做到隨時對任意監(jiān)測點進行修改設置和特殊的檢測，可以在任 何地方時間查看電能質(zhì)量檢測裝置所記錄的數(shù)據(jù)并在上位機上進行細致深入的分析，如果 有任何地方的異常電力事件發(fā)生電能質(zhì)量檢測裝置能夠以最快的速度進行報警提示，并且 通過原始資料可以在電腦上檢查出出現(xiàn)問題的設備號和設備所在地，以便工作人員及時的 進行故障處理，提高整個電網(wǎng)的穩(wěn)定性。
[0016]圖1為本實用新型的系統(tǒng)方框圖。
具體實施方式
[0017]本實用新型提供了一種基于DSP處理器和CPLD邏輯控制器的風電電網(wǎng)無功補償 裝置，其特征在于包括[0018]互感器完成強電信號到弱電信號的轉換，包括電壓互感器和電流互感器；[0019]A / D模塊將模擬信號轉化為數(shù)字信號；[0020]DSP處理器對數(shù)字信號進行處理，控制整個電能質(zhì)量監(jiān)測儀的運行；[0021]晶閘管驅(qū)動單元完成將DSP處理器的弱電控制信號轉換為晶閘管驅(qū)動信號。[0022]無功補償單元包括電容組、電感組和晶閘管開關器件，對電網(wǎng)進行無功補償。[0023]ARM處理器對采集到的數(shù)據(jù)進行通信傳輸和存儲、負責人機交互界面以及系統(tǒng) 的一些擴展接口控制；[0024]CPLD :主要用于實現(xiàn)對于AD采樣電路和外擴串口的一些邏輯和時序的控制；[0025]外擴展接口 用于連接DSP處理器和ARM處理器；[0026]存儲器包括則用于DSP處理器程序的存儲的FLASH和解決DSP處理器在計算過 程中內(nèi)部RAM不夠問題的SDRAM ；[0027]人機界面包括用于顯示工作信息的顯示模塊，用于設置工作狀態(tài)的鍵盤模塊；[0028]SD存儲器存儲采集到的信號以及相應的計算結果；[0029]GPRS模塊用于通過GPRS無線網(wǎng)絡與上位機進行數(shù)據(jù)通信；[0030]所述互感器將電網(wǎng)電壓轉換成成弱電模擬信號后送給A/D轉換器，A/D轉換器在 CPLD的時序控制下進行模數(shù)轉換，A/D轉換器將轉換得到的數(shù)字信號送給DSP處理器，DSP 處理器讀取A/D轉換器的轉換的結果，并以電能質(zhì)量性能指標為基礎，完成對電壓、電流、 功率等相應的數(shù)據(jù)運算，一方面根據(jù)運算結果作出發(fā)現(xiàn)驅(qū)動脈沖給晶閘管驅(qū)動單元，晶閘 管驅(qū)動單元驅(qū)動無功補償單元的晶閘管開關器件動作，對電網(wǎng)進行無功補償，另一方面ARM 處理器向DSP處理器發(fā)送命令，DSP處理器回送測量的數(shù)據(jù)及運算結果，ARM處理器再按照 事先設定的程序進行本地存儲或通過GPRS傳到上位機，并且通過鍵盤模塊的操作和顯示 模塊的配合實現(xiàn)本地顯示；[0031]所述互感器器和A/D轉換器連接，DSP處理器與A/D轉換器、存儲器、CPLD和外擴 串口連接，ARM處理器與人機界面、SD存儲器和GPRS模塊。[0032]所述的電壓互感器采用SPT204V型號，電流互感器采用SCT254FK型號。[0033]所述A/D轉換器采用ADS7864芯片。[0034]所述DSP處理器采用TL16C752芯片。[0035]所述ARM處理器采用AT91RM9200芯片。[0036]所述GPRS模塊采用MC35i型號。
權利要求1.一種基于DSP處理器和CPLD邏輯控制器的風電電網(wǎng)無功補償裝置，其特征在于包括用于采集電網(wǎng)電壓信息和電流信息的互感器單元，用于將采集到的電網(wǎng)電壓信息和電流信息轉換為數(shù)字信號的A/D轉換器，用于完成算法和控制的DSP處理器，用于控制通信和存儲的ARM處理器，用于對電網(wǎng)無功補償?shù)陌姼?、電容和晶閘管開關器件的無功補償單元，用于控制無功補償單元的晶閘管開關器件的晶閘管驅(qū)動單元，所述互感器單元、A/D轉換器、DSP處理器順序連接，所述DSP處理器ARM處理器間連接有外擴串口，還包括用于為A/D轉換器和外擴串口通過邏輯時序控制的CPLD邏輯控制單元。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于DSP處理器和CPLD邏輯控制器的風電電網(wǎng)無功補償裝置，其特征在于所述的電壓互感器采用SPT204V型號，電流互感器采用SCT254FK型號。
3.一種基于DSP處理器和CPLD邏輯控制器的風電電網(wǎng)無功補償裝置，其特征在于所述A/D轉換器采用ADS7864芯片。
4.一種基于DSP處理器和CPLD邏輯控制器的風電電網(wǎng)無功補償裝置，其特征在于其特征在于所述DSP處理器采用TL16C752芯片。
5.一種基于DSP處理器和CPLD邏輯控制器的風電電網(wǎng)無功補償裝置，其特征在于其特征在于所述ARM處理器采用AT91RM9200芯片。
6.一種基于DSP處理器和CPLD邏輯控制器的風電電網(wǎng)無功補償裝置，其特征在于還包括GPRS模塊，GPRS模塊采用MC35i型號。
專利摘要本實用新型提供了一種基于DSP處理器和CPLD邏輯控制器的風電電網(wǎng)無功補償裝置，包括互感器單元，A/D轉換器，DSP處理器，ARM處理器，無功補償單元，晶閘管驅(qū)動單元，所述互感器單元、A/D轉換器、DSP處理器順序連接，所述DSP處理器ARM處理器間連接有外擴串口，還包括用于為A/D轉換器和外擴串口通過邏輯時序控制的CPLD邏輯控制單元。本實用新型能夠?qū)崟r檢測電網(wǎng)各個點的電能質(zhì)量情況，對電網(wǎng)進行無功補償，并通過GPRS無線網(wǎng)絡將采集到的數(shù)據(jù)傳送給上位機，如電網(wǎng)出現(xiàn)故障，以便工作人員根據(jù)上傳的數(shù)據(jù)對電網(wǎng)故障點進行確定和故障排除。
文檔編號H02J3/18GK202840527SQ20122047201
公開日2013年3月27日 申請日期2012年9月17日 優(yōu)先權日2012年9月17日
發(fā)明者高巍, 李波 申請人:成都訊易達通信設備有限公司