风电变流器监控系统的设计

论文摘要

现在全球的能源供应紧张，污染问题严重，然而风能由于它的储量巨大且对环境不会造成污染，同时又是可再生的能源，所以风能是当今新能源中高度发展的对象，越来越受到世界各个国家的广泛关注，世界各国都在竞相发展，然而对于风电机组监控系统的研究是时下的热点，一套界面友好、功能强大、可靠性高的监控系统势必对研究风电技术提供很好的保障。本文在我校风电研究实验室的支持下，根据风力发电机—永磁同步电机的实验平台监控系统的要求进行设计了风电变流器监控系统。该监控系统主要针对电机的数据采集而设计。文中阐述了数据采集系统涉及到的下位机硬件的选型以及通讯接口的选择，硬件方面主要选择了高性能芯片DSP2808，相应的PC机的配置，通讯端口则是RS232和RS485。在上位机的设计软件选择方面，采用了易于开发和操作的VB6.0，运用VB6.0的串口通信控件以及VB6.0对Access数据库的管理功能开发了上位机监控系统，该监控系统采用模块化的思想进行编程，系统具有权限登录且可以对电机的各项数据进行监控，同时还可以观看相应的数据波形图，实现对各项参数的数据存储、记录等功能。本文还详细叙述了Modbus通信协议在风电变流器监控系统中应用，介绍了在通信系统中软件设计部分采用了CRC校验方式，有效地确保了通信的可靠性。该系统具有实用性强、移植性好等特点，为风电机的实验研究提供了很好的保障。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 世界风力发电的发展状况
• 1.2.1 我国风力发电的状况
• 1.3 国内外风电监控系统的发展现状
• 1.4 论文研究的内容和意义
• 1.5 本章小结
• 第2章 风电变流器控制系统的总体结构
• 2.1 永磁直驱式风力发电机组变流器的拓扑结构及控制方案
• 2.1.1 机侧控制系统
• 2.1.2 网侧控制系统
• 2.2 直驱风电机组的控制系统总结构
• 2.3 本章小结
• 第3章 风电变流器监控系统的硬件设计
• 3.1 系统的硬件设计
• 3.1.1 机侧和网侧控制器的芯片
• 3.1.2 传感器的选型
• 3.1.3 信号调理电路
• 3.1.4 485 通讯接口
• 3.1.5 上位机的配置选择
• 3.2 本章小结
• 第4章 通讯协议
• 4.1 现场总线
• 4.2 Modbus 通讯协议
• 4.2.1 Modbus 协议简介
• 4.2.2 Modbus 协议的传输方式
• 4.2.3 Modbus 的 RTU 帧
• 4.2.4 Modbus 协议的错误检测方法
• 4.2.5 Modbus 协议的基本应用
• 4.3 本章小结
• 第5章 风电变流器监控系统的软件设计
• 5.1 数据的处理
• 5.1.1 去除数据的错误项
• 5.1.2 数字滤波
• 5.2 数据的计算
• 5.2.1 交流信号有效值的计算
• 5.3 谐波分析
• 5.3.1 FFT 算法
• 5.4 数据采集模块的软件设计
• 5.5 上位机软件设计的整体结构
• 5.5.1 VB6.0
• 5.5.2 VB6.0 串口通讯控件 Mscomm
• 5.5.3 程序实现 CRC 校验
• 5.5.4 Mscomm 控件实现 Modbus 协议通讯
• 5.6 数据的存储
• 5.6.1 Access 数据库
• 5.6.2 创建 Access 数据库
• 5.6.3 数据库的链接
• 5.6.4 数据库的安全
• 5.7 数据显示
• 5.7.1 二维动态坐标图
• 5.7.2 二维坐标图绘制
• 5.7.3 实时曲线绘制
• 5.8 报表打印
• 5.9 曲线打印
• 5.10 程序的打包与安装
• 5.11 本章小结
• 第6章 系统的可靠性分析
• 6.1 硬件可靠性分析
• 6.2 软件可靠性分析
• 6.2.1 VB6.0 错误处理
• 6.3 本章小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文