[發明專利]一種基于DSP和ARM及以太網通信的變流器監控系統

無效

• 申請號: 201210356982.9
• 申請日: 2012-09-21
• 公開（公告）號: CN102891534A
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發明（設計）人: 常怡然;張建文
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H02J13/00
• 分類號: H02J13/00
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及風力發電領域的嵌入式系統裝置，具體地，涉及一種基于DSP和ARM及以太網通信的變流器監控系統。

背景技術

現有的變流器監控系統主要由以下幾個部分組成：傳感器模塊、信號調理模塊、數據AD轉換模塊、信號處理模塊、上位機等，底層的數據經過處理后通過現場總線等方式與上位機通訊，在上位機中進行進一步的分析和顯示。這種監控系統的信號處理模塊主要功能由DSP實現，信號處理模塊與變流器控制模塊相對獨立，可以實現對變流器中各物理量的實時監控，主要功能是觀測、分析、記錄等。這種技術的缺陷有：只能觀測傳感器采集的物理量，無法觀測變流器控制模塊內部數據；數據傳輸速率不高，難以滿足大量數據的發送和接受；控制功能較少。

如申請（專利）號為201110164930.7的中國發明專利，該發明公開了一種風電變流器的監控系統及風力發電系統。其中的風電變流器的監控系統包括：用于采集風電變流器的運行狀態及關鍵參數數據的數據采集單元、通信單元、轉換單元、以及上位機轉換單元用于將數據采集單元通過通信單元發送的風電變流器的運行狀態及關鍵參數數據轉換為上位機可識別的數據后，發送給上位機并通過上位機顯示。但該專利所述的監控系統獨立于變流器控制器之外，無法對變流器控制器內部數據進行監控，也無法對變流器內部控制算法進行調整；在數據處理中沒有涉及嵌入式操作系統和以太網通信的技術，無法實現復雜的控制和通信功能。

又如，北京交通大學李丹2007年碩士學位論文“風力發電變流器實驗平臺監控系統設計”該論文中所述監控系統主要監控傳感器采樣數值和變流器基本狀態量，無法對變流器控制器內部數據進行監控；使用PLC對變流器進行一些開關量控制，無法對變流器內部控制參數進行調整；使用了串口通信方式與上位機通信，傳輸速率低，抗干擾能力差。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種基于DSP和ARM及以太網通信的變流器監控系統，該系統可以對變流器控制模塊內部運算得到的數據進行采集和發送，當大量數據需要從控制模塊發送至上位機時，解決控制模塊處理能力不足的問題；提高變流器監控系統的控制功能，能夠通過上位機直接對控制器算法進行控制。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種基于DSP和ARM及以太網通信的變流器監控系統，包括如下模塊：

數據采集和轉換模塊，該模塊用于將實際的物理量（如電網電流、電壓等）轉換為控制模塊所需要的數字量并發送至控制模塊，主要功能包括信號采集、信號調理、AD轉換、信號隔離等功能。

控制模塊，該模塊用于變流器的控制和與ARM模塊通信，主要由DSP及其外圍電路實現。

ARM模塊，主要由ARM處理器及其外圍電路實現，該模塊用于與上位機和控制模塊通信。該模塊運行嵌入式操作系統，使用多線程處理功能，通過以太網與上位機通信，對來自控制模塊的數據進行處理和發送，對從上位機接受的數據進行解釋和處理，并向控制模塊發出相關命令。

上位機模塊，用于和ARM模塊通過以太網進行通信，并運行顯示和操作界面。該模塊的軟件可以由多種語言編寫，需要與ARM模塊使用統一的以太網通信協議和數據包格式。該模塊能夠根據用戶的操作對ARM模塊下發各種命令，能夠顯示、分析和記錄各種接收到的數據。

優選地，所述控制模塊包含如下兩個模塊：

控制器算法模塊，用于執行變流器控制的主要算法，能夠接受來自各數據采集和轉換模塊所發送的數據，進行相關的運算和處理，向各個變流器機柜發出控制命令。

控制器數據通信模塊，用于與ARM模塊進行通信，并且能夠與控制模塊交互,該模塊采集控制器算法模塊內部各個變量，發送至ARM模塊，并能夠接收ARM模塊的命令，根據命令對控制器算法模塊內部運行的算法進行配置。

與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：

1）控制模塊和監控系統緊密結合，在控制變流器的同時能夠實時監控控制模塊內部運算的數據和采集到的物理量。

2）通過監控系統可直接控制變流器，配置控制算法參數，極大地方便了系統調試和運行。

3）使用ARM模塊來執行和上位機的通信和相關的數據處理任務，減輕了控制模塊的處理壓力，保證了變流器控制的可靠性。嵌入式操作系統的應用，極大地擴展了控制和通信的靈活性。

4）使用以太網和上位機通信，傳輸數據量大，且保證了數據傳輸的可靠性。

附圖說明