风电变流器数据采集系统毕业设计方案定稿.doc

引言伴随工业飞速发展，人类对能源需求显著增加，而地球上可利用常规能源日趋匮乏。为实现能源连续发展，世界各国全部开始开发新能源和再生能源。风能是一个无污染可再生能源，得到了世界上很多国家重视。风力发电作为风能关键应用形式，多年来，在世界范围内取得了长足发展。据国际能源所估计，全球风电总装机12.31亿kW，其发电量占世界总发电量12％。中国风电场总装机容量达56.7万kW，估计到，总装机容量达3000万kW，占全国发电量2.4％。风力发电系统通常分为两大类，采取恒速恒频发电机风电系统和采取变速恒频发电机风电系统。风力发电机组和电网并联运行时，要求风力发电机组发出电能频率保持恒定，和电网频率相等[1]。现在，中国外电能质量检测装置种类很繁多，就其性能来说，能够分为高、中、低三档。国外对电能质量研究起步较早，现在相关电能质量研究已经取得了很多结果，尤其是在高级产品领域占据主导地位。国外高级电能质量检测装置特点突出表现在功效丰富和精度高两个方面，如美国FLUK企业、加拿大电力测量企业（PowerMeasurementLtd)、瑞典联合电力企业(Unipower)、美国EIG企业等生产电能质量检测装置含有检测精度高、检测指标多、功效丰富等特点。其中Fluke430系列电能质量分析仪，其基础电力参数测量有电压、电流、频率、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数等；电能质量参数测量有电压和电流50次谐波和间谐波、THD(总谐波失真)、功率谐波及谐波方向、闪变分析（瞬时闪变、短时闪变、长时闪变)、电压偏差、频率偏差、三相电压不平衡度等，能检测现在几乎全部电力和电能质量参数，基础精度达0.1%[2][3]。在中国，现在电能质量中一些问题已经成为电工领域前沿性课题，吸引了众多高校和科研院所一大批科技人员投入其中进行研究，结果也很显著。在检测和应用仪表开发方面，中国正进入一个蓬勃发展时期。硬件方面有基于单片机、基于DSP、基于ARM系统等。软件方面有基于LABVIEW、基于CAN总线、基于WEB技术等。迄今为止，中国生产电能质量检测仪水平较高厂家有深圳领步科技、上海宝钢安大电能质量、安徽振兴科技股份、保定方长电子、长沙威盛电子等。她们生产电能质量检测仪产品在一定程度上代表着中国电能质量监测装置优异水平。不过因为中国在电能质量研究上起步相对较晚，使用电能质量测量装置功效单一，只能实现对某种电能质量指标测量，实时性差，多数不含有综合测量、分析、判定功效。伴随电力系统运行管理系统化、网络化、自动化和智能化，对电能质量产品提出了更高要求，以适应该代化电能管理需求[4][5][6]。专用电能质量分析设备功效虽强，但成本偏高，不适合大量应用场所；手持式和便携式设备毕竟是一个临时故障诊疗、排错和评定设备，而且实时性指标也不一定满足要求[7]。本设计依据这种需求，以DSP为关键，采取A/D采样芯片作实时采样，外围绝大部分逻辑电路均做在CPLD内，大大缩小了体积，能够提升系统可靠性和性价比。同时以数字信号处理技术为出发点，采取更灵活、更正确数字信号处理算法程序进行数据处理，提升系统参数计算效率，使电能质量检测符合数字化技术发展需要，所以含有较强现实意义。第1章绪论1.1风力发电电力参数采集关键意义伴随现今经济快速发展，电力用户为满足其对产品个性化、多样性生产需求，从最大经济利益出发，在大功率、冲击性、非线性负荷快速增加同时，更大规模地采取科技含量高器件、设备和技术。越来越多电力用户采取了微电子技术、计算机技术、电力电子技术、数字控制自动化生产线等。伴随微电子技术和电力电子技术发展，基于电力电子技术装置和设备在现代工业中得到了广泛应用，同时直流输电、电气化铁路等冲击性负荷不停增多，还有多种大型用电设备起停，全部对电网电能质量产生严重污染；但其次，伴随高新技术发展，尤其是信息产业发展，用户使用现代新型负荷设备，多是基于微处理器敏感性控制设备，它们对电能质量问题很敏感而且对电能质量要求越来越高。电能质量若偏离正常水平过大，会给发电、输变电和用电设备带来不一样程度危害，对用电企业造成重大经济损失，这使部分过去不受重视电能质量问题变得不容忽略。而众所周知，在工业生产和日常生活中，电力对社会和个人有着亲密关系和关键意义，因为电流、电压过低过高均影响设备寿命，严重还会危及人身安全；均能影响多种电器设备正常使用功效而且对电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数和频率等电力参数正确、快速地检测、监控能够立即掌握供电线路和设备运行状态，立即发觉电网中故障或隐患，进而采取合理和有效方法，确保电力系统及设备运行良好。多年来，伴随电力电子技术快速发展，在化工、冶金、电力传送、电气化铁道等行业，和家用电器中非线性负荷使用日渐增多，尤其是部分大功率整流设备和电弧炉等大量应用，造成在电力系统中产生