基于dsp的风电场电能质量监测装置

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1、万方数据．』麴壁叠夔竺墅旦!呈旦!型堕!基于DSP的风电场电能质量监测装置王晓兰，李智辉(兰州理工大学电气工程与信息工程学院，甘肃兰州730050)摘要：设计了一种基于DSP的风电场电能质量检测装置。采用TMS320F28335作为处理器，通过FPGA来完成整个系统的逻辑控制：采用了工业控制中通用的CAN通信方式与上位机通信。关键词：DPS；FPGA；风电场；电能质量中图分类号：TP274文献标识码：B文章编号：1674—7720(2010)11—0082—03DSP——basedpowerqualitydetectiondevicein

2、windfarmWANGXiaoLan，LIZhiHui(CollegeofElectricalandInformationEngineering，LanzhouUniversityofTechnology，Lanzhou730050，China)Abstract：AkindofpowerqualitydetectiondeviceisdesignedinthispaperbasedonDSP．UsingTMS320F28335astheprocessorandFPGAtocompletethesystemlogiccontr01．Cur

3、rentindustrialcontrolCANisadoptedtocommunicatewithhostcomputer．Keywords：DPS；FPGA；windfarm；powerquality随着全世界新能源风力发电的大力发展，电能质量的监测成为风电场的研究热点。风电场电能质量问题可以分为稳态电能质量与暂态电能质量问题。暂态电能质量问题通常以频谱和持续时间为特征，分为脉冲暂态和振荡暂态两大类，其主要表现形式有：电压脉冲、浪涌、暂态振荡、电压跌落、毛刺或尖峰、电压突起、电压中断及电压短时闪变等，被普遍接受的主要性能指标有电压短时

4、变动(上升、下降、中断)、电磁暂态(脉冲、振荡)。为了满足电能质量监测的实时性、高速性和连续性，本文选用高速数字信号处理器DSP和复杂可编程逻辑器件FPGA实现了采样和数据分析同步进行，达到了同步不问断地监测电能质量的目的，并采用CAN总线通信方式与远方控制中心通信，使分析的数据结果可以快速可靠地传到上位机。1硬件设计本文设计的风电场电能质量监测系统采用DSP、FPGA、CAN等控制器组成，系统结构如图1。系统实现了对风电场运行过程中各性能指标的实时监测，这些指标分为稳态电能质量f包括电压有效值、电流有效值、有功功率、无功功率等1及暂态电

5、能质量(包括电压波动、电压短时闪变计算)。同时建立良好通信，以便上位机存82图1DSP系统硬件构成储数据，控制数据的采集、计算和分析。本系统采用的是“DSP+FPGA”的模式结构。数据采样芯片是16位模数转换芯片ADS8364。经过电流变换器和电压变换器后的风电场三相电压电流信号以及风速风向信号，由模数芯片ADS836进行同步采样、保持、A／D转换成数字信号，传送至DSP进行分类计算和数据处理，然后通过CAN通信接口传送至上位机，进行数据的分析管理。DSP采用TI公司一款高性价比的2000系列DSP处理器TM$320F28335．TM$3

6、20F28335是基于TMS320Cxx内核的浮点数字信号处理器，是一款功能强大的32位浮点DSP芯片。TMS320F28335具有150MHz的高速处理能力，具备32位浮点处理单元，6个DMA通道支持ADC，有多达18路的PWM输出，其中有6路为TI特有《微型机与应用》2010年第11期万方数据。。

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8、ica№n的更高精度的PWM输出，12位16通道ADC，DSP片内内置256KXl6bitFlash，8K×16bitBootROM。本文中的TMS320F28335主要完成采样数据的实时分析处理．进行各

9、电能质量指标计算，并将计算结果传送至上位机。ADS8364是一种高速、低功耗、六通道同步采样和转换的16位模数转换器，采用+5V工作电压，主要完成对风电场的三相电压电流以及风速风向进行采样，采样数据发送至DSP进行实时分析处理。FPGA采用T2C35一V3，主要实现整个系统的逻辑控制，控制A／D采样与芯片译码。2软件设计从软件设计角度看，DSP系统主要完成实时数据的采集、小波消噪和计算，同时通过CAN总线响应上位机系统的通信清求，把各种计算结果和信息传送至上位机，而上位机对整个系统进行控制和管理，在需要数据的时候，向DSP系统发出通信请求

10、，获取各种数据和信息。这样的设计使大量的实时采样和计算与系统的管理和控制呵以并行执行，通过通信使双方在任务执行上同步。其中小波消噪可以较好保存原信号中的高频突变部分。软件结构如图2所示。——j