專利名稱：風(fēng)電質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
[0001]本實(shí)用新型涉及風(fēng)電質(zhì)量領(lǐng)域，特別涉及風(fēng)電質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測儀。
背景技術(shù)：
風(fēng)力發(fā)電作為風(fēng)能利用的主要形式，受到世界各國的高度重視。隨著世界風(fēng)電裝機(jī)容量的不斷增加，風(fēng)力發(fā)電對(duì)接入電網(wǎng)的沖擊和電力諧波的影響將不容忽視。因此，研制風(fēng)電電能質(zhì)量監(jiān)測與管理系統(tǒng)，對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行長期、連續(xù)地監(jiān)測與管理，對(duì)于全面掌握及改善電能質(zhì)量狀況來說是十分必要的。但是目前國內(nèi)使用的風(fēng)電質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)一般只能簡單的顯示電壓、電流有效值的大小，不能顯示電壓、電流的實(shí)時(shí)波形，這種純數(shù)字的顯示方式不夠直觀明了。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有風(fēng)電監(jiān)測系統(tǒng)只能顯示數(shù)字不能實(shí)時(shí)顯示電壓、電流波形的不足，提供了一種風(fēng)電質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測儀。該監(jiān)測儀不僅能夠以數(shù)字的形式顯示風(fēng)速、有功、無功、電壓、電流有效值和諧波含量，還能以波形的形式同時(shí)實(shí)時(shí)的顯示三相電壓電流和以柱狀圖的形式顯示各次諧波含量。本實(shí)用新型的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種風(fēng)電質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測儀，包括電壓傳感器、電流傳感器、信號(hào)調(diào)理器、DSP處理器和MCU模塊，電壓傳感器和電流傳感器分別將風(fēng)電系統(tǒng)中待測的高電壓和大電流轉(zhuǎn)換為低電壓、小電流的模擬信號(hào)，經(jīng)由信號(hào)調(diào)理器對(duì)該模擬信號(hào)進(jìn)行濾波和偏置處理后，然后將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再由DSP處理器將該數(shù)字信號(hào)讀到內(nèi)存中，然后DSP處理器調(diào)用FFT算法進(jìn)行計(jì)算處理，最后將處理后的數(shù)據(jù)傳遞給MCU模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。所述監(jiān)測儀還包括同步模塊，電壓和電流信號(hào)經(jīng)過同步模塊傳送到信號(hào)調(diào)理器。所述過同步模塊設(shè)有過零比較器，用以保證采樣信號(hào)與待測信號(hào)嚴(yán)格同步。所述過同步模塊設(shè)有鎖相環(huán)，用以保證信號(hào)調(diào)理器的采樣頻率。所述DSP數(shù)據(jù)處理器外連接有DRAM存儲(chǔ)器。所述DSP數(shù)據(jù)處理器通過仿真接口進(jìn)行下載和調(diào)試。所述MCU模塊外連接有FRAM存儲(chǔ)器。 所述MCU模塊通過通信接口與計(jì)算機(jī)連接，通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量參數(shù)的實(shí)時(shí)顯不。所述MCU模塊外連接有觸摸屏。所述DSP處理器采用DSP TMS320F2812處理器。所述MCU模塊采用ARM9 S3C2440處理器。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果能夠以數(shù)值的形式實(shí)時(shí)的顯示風(fēng)速、電壓有效值、電流有效值、有功功率、無功功率、視在功率、各次諧波含量和電壓電流畸變率。還能以波形的形式實(shí)時(shí)顯示ABC三相電壓電流，以柱狀圖的形式顯示諧波含量，直觀明了。該裝置可長時(shí)間持續(xù)可靠的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測現(xiàn)場機(jī)組的電能質(zhì)量，從而為風(fēng)電場的安全可靠運(yùn)行提供保障。

圖I是本實(shí)用新型的原理框圖。圖2是本實(shí)用新型監(jiān)測儀輸出的A相電壓諧波柱狀圖。圖3是本實(shí)用新型監(jiān)測儀輸出的三相電壓波形圖。圖4是本實(shí)用新型監(jiān)測儀輸出的三相電流波形圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施作進(jìn)一步描述，但本實(shí)用新型的實(shí)施不限于此。如圖I所示的一種風(fēng)電質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測儀，包括電壓傳感器、電流傳感器、信號(hào)調(diào)理器、DSP處理器和MCU模塊，電壓傳感器和電流傳感器分別將風(fēng)電系統(tǒng)中待測的高電壓和大電流轉(zhuǎn)換為低電壓、小電流的模擬信號(hào)，經(jīng)由信號(hào)調(diào)理器對(duì)該模擬信號(hào)進(jìn)行濾波和偏置處理后，然后將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再由DSP處理器將該數(shù)字信號(hào)讀到內(nèi)存中，然后DSP處理器調(diào)用FFT算法進(jìn)行計(jì)算處理，最后將處理后的數(shù)據(jù)傳遞給MCU模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。所述監(jiān)測儀還包括同步模塊，電壓和電流信號(hào)經(jīng)過同步模塊傳送到信號(hào)調(diào)理器。所述過同步模塊設(shè)有過零比較器，用以保證采樣信號(hào)與待測信號(hào)嚴(yán)格同步。所述過同步模塊設(shè)有鎖相環(huán)，用以保證信號(hào)調(diào)理器的采樣頻率。所述DSP數(shù)據(jù)處理器外連接有DRAM存儲(chǔ)器。所述DSP數(shù)據(jù)處理器通過仿真接口進(jìn)行下載和調(diào)試。所述MCU模塊外連接有FRAM存儲(chǔ)器。所述MCU模塊通過通信接口與計(jì)算機(jī)連接，通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量參數(shù)的實(shí)時(shí)顯不。所述MCU模塊外連接有觸摸屏。所述DSP處理器采用DSP TMS320F2812處理器。所述MCU模塊采用ARM9 S3C2440處理器。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果多功能風(fēng)電監(jiān)測儀采用DSP+ARM的雙CPU模式，充分利用DSP在數(shù)據(jù)處理上的優(yōu)勢(shì)和ARM超強(qiáng)的界面顯示能力。DSP作為從機(jī)，主要用于數(shù)據(jù)的采集和處理，如諧波含量分析、電壓電流畸變率的計(jì)算、各基本電參量計(jì)算等。ARM作為主機(jī)，完成整個(gè)裝置的控制和顯示，如參數(shù)的設(shè)置，電能質(zhì)量參數(shù)的實(shí)時(shí)顯示等。在硬件方面DSP選用的是高性能的32位定點(diǎn)DSP TMS320F2812,是基于TMS320CXX內(nèi)核的定點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器，ARM選用的是三星的ARM9芯片S3C2440 ;在軟件方面DSP采用了經(jīng)典的快速傅里葉算法(FFT)，可準(zhǔn)確快速的分析電壓電流的諧波含量。ARM采用WINCE嵌入式操作系統(tǒng)，ARM應(yīng)用程序使用Visual Studio 2008開發(fā)工具采用C#語
目編寫。使用導(dǎo)線將風(fēng)電系統(tǒng)中的電網(wǎng)和本實(shí)用新型的監(jiān)測儀相應(yīng)的接線端口相連接，打開電源，監(jiān)測儀即可開始工作，如圖2是本實(shí)用新型監(jiān)測儀輸出的A相電壓諧波柱狀圖；圖3和圖4分別是本實(shí)用新型監(jiān)測儀 輸出的三相電壓波形圖和三相電流波形圖。
權(quán)利要求1.一種風(fēng)電質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測儀，其特征在于所述監(jiān)測儀包括電壓傳感器、電流傳感器、信號(hào)調(diào)理器、DSP處理器和MCU模塊，電壓傳感器和電流傳感器分別將風(fēng)電系統(tǒng)中待測的高電壓和大電流轉(zhuǎn)換為低電壓、小電流的模擬信號(hào)，經(jīng)由信號(hào)調(diào)理器對(duì)該模擬信號(hào)進(jìn)行濾波和偏置處理后，然后將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再由DSP處理器將該數(shù)字信號(hào)讀到內(nèi)存中，然后 DSP處理器調(diào)用FFT算法進(jìn)行計(jì)算處理，最后將處理后的數(shù)據(jù)傳遞給MCU模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)電質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測儀，其特征在于所述監(jiān)測儀還包括同步模塊，電壓和電流信號(hào)經(jīng)過同步模塊傳送到信號(hào)調(diào)理器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)電質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測儀，其特征在于所述過同步模塊設(shè)有過零比較器，用以保證采樣信號(hào)與待測信號(hào)嚴(yán)格同步；所述過同步模塊還設(shè)有鎖相環(huán)，用以保證信號(hào)調(diào)理器的采樣頻率。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)電質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測儀，其特征在于所述DSP數(shù)據(jù)處理器外連接有DRAM存儲(chǔ)器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的風(fēng)電質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測儀，其特征在于所述DSP數(shù)據(jù)處理器通過仿真接口進(jìn)行下載和調(diào)試。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)電質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測儀，其特征在于所述MCU模塊外連接有 FRAM存儲(chǔ)器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的風(fēng)電質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測儀，其特征在于所述MCU模塊通過通信接口與計(jì)算機(jī)連接，通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量參數(shù)的實(shí)時(shí)顯示。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的風(fēng)電質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測儀，其特征在于所述MCU模塊外連接有觸摸屏。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)電質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測儀，其特征在于所述DSP處理器采用DSP TMS320F2812 處理器。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)電質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測儀，其特征在于所述MCU模塊采用ARM9 S3C2440處理器。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種風(fēng)電質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測儀，包括電壓傳感器和電流傳感器將風(fēng)電系統(tǒng)中待測的高電壓和大電流轉(zhuǎn)換為低電壓、小電流的模擬信號(hào)；信號(hào)調(diào)理器對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行濾波和偏置處理，再將處理后的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；DSP處理器DSP讀取由A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)，利用快速傅立葉算法FFT處理數(shù)字信號(hào)，將處理后的數(shù)據(jù)傳遞給MCU模塊；MCU模塊根據(jù)ARM應(yīng)用程序?qū)⒔邮盏降臄?shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示；所述監(jiān)測儀還包括同步模塊，用于處理電壓和電流信號(hào)的實(shí)時(shí)同步。本實(shí)用新型以數(shù)值形式實(shí)時(shí)顯示風(fēng)速、電壓有效值、電流有效值、有功功率、無功功率、視在功率、各次諧波含量和電壓電流畸變率，還能以波形形式顯示三相電壓電流，以柱狀圖形式顯示諧波含量。
文檔編號(hào)G01R13/02GK202372566SQ201120522199
公開日2012年8月8日 申請(qǐng)日期2011年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月14日
發(fā)明者張祥羅, 敖華, 王亞蘭, 許厚鵬, 陳淵睿 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)