[實用新型]一種基于FPGA與DSP的風力發電網的無功補償裝置

有效

• 申請號: 201220467986.X
• 申請日: 2012-09-14
• 公開（公告）號: CN202840525U
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 高巍;李波
• 申請（專利權）人: 成都訊易達通信設備有限公司
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18
• 代理公司: 成都華典專利事務所(普通合伙) 51223
• 代理人: 徐豐;楊保剛

技術領域

本實用新型涉及風力發電技術領域，提供了一種基于FPGA與DSP的風力發電網的無功補償裝置。

背景技術

隨著能源危機日益突出，開發利用新能源已成為全世界研究的熱點，風力發電作為一種重要的可再生能源形式，越來越受到人們的關注。隨著制造技術、現代控制技術、電力電子技術和計算機技術的進步，風力發電技術以超過30％的速度迅速發展，風能成為世界范圍內發展最快的一種清潔、可再生能源。但是，風資源的不確定性和風電機組本身的運行特性使風電機組的輸出功率是波動的，可能影響電網的電能質量，如電壓偏差、電壓波動和閃變、諧波等，嚴重時會對弱電電網的安全穩定性造成危害，因此，風力發電場對接入電網的影響不容忽視。

風力發電的顯著特點之一是它的波動性和間接性，直接導致了風電場并網運行時的電能質量問題，這些問題包括：風力發電機組投入、退出運行所引起的電壓驟變，風速波動所引起的功率和電壓波動，湍流和塔影效應所引起的電壓閃變，電力電子接口所產生的諧波以及風電場從系統吸收無功功率等。電壓閃變可以導致風力發電機跳閘，進而產生更大的電壓波動。當風電場與脆弱電網相聯時，電壓閃變和電壓波動會給電網運行帶來很大的麻煩。風力發電機并網用的電力電子裝置，在運行中會產生相應的諧波，注入電網后，會使輸變電設備產生附加損耗、降低容量，嚴重時還會引起諧振，損壞電氣設備。然而風電場并網運行的電能質量問題可以不同程度地通過風電場無功功率補償加以解決。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種能夠對風電接入端的電能質量進行長期、連續地監測，及時進行無功補償的一種基于FPGA與DSP的風力發電網的無功補償裝置。

本實用新型為了實現上述目的采用以下技術方案：

一種基于FPGA與DSP的風力發電網的無功補償裝置，其特征在于：包括用于采集交流模擬電壓信號和電流信號的互感器單元，用于濾去信號中的高頻分量信號調理單元、A/D轉換器、用于為系統提供時序邏輯控制的FPGA處理器、成采樣數據的實時分析處理和進行各電能質量指標計算DSP處理器、用于驅動無功補償單元的晶閘管驅動單元、無功補償單元、用于通信的傳輸的CAN總線和上位機，所述互感器單元、信號調理單元、A/D轉換器、FPGA處理器、DSP處理器順序連接，所述FPGA處理器與CAN總線控制器連接，為其提供時序邏輯控制，所述DSP處理器連接晶閘管驅動單元并為其提供驅動脈沖，所述晶閘管驅動單元與無功補償單元連連接，控制無功補償單元投入電網。

進一步的說，所述DSP處理器還連接有CAN總線控制器，CAN總線控制器連接有上位機，所述CAN總線控制器與FPGA處理器連接，所述FPGA處理器為其提供邏輯控制時序。

進一步的說，所述互感器單元包括電壓互感器和電流互感器，所述的電壓互感器采用SPT204V型號，電流互感器采用SCT254FK型號。

進一步的說，所述A/D轉換器采用ADS7864芯片。

進一步的說，所述FPGA處理器采用T2C35-V3芯片。

進一步的說，所述ARM處理器采用TMS320F28335芯片。

本實用新型具有以下有益效果：

本實用新型采用高速數字信號處理器DSP和復雜可編程邏輯器件FPGA實現了采樣和數據分析同步進行，對電網質量監控的同時及時根據電網參數進行無功補償，既滿足電能質量監測的實時性、高速性和連續性的要求，又能即使對電網進行補償，提高了電網電能質量，并采用CAN總線通信方式與遠方控制中心通信，使分析的數據結果可以快速可靠地傳到上位機。

附圖說明

圖1為本實用新型系統原理方框圖。

具體實施方式

本實用新型“DSP+FPGA”的模式結構。數據采樣芯片是16位模數轉換芯片ADS7864。經過電流互感器和電壓互感器后的風電場三相電壓電流信號以及風速風向信號，由模數芯片ADS7864進行同步采樣、保持、A／D轉換成數字信號，傳送至DSP進行分類計算和數據處理，然后通過CAN通信接口傳送至上位機，進行數據的分析管理。FPGA采用主要實現整個系統的邏輯控制，控制A／D采樣與芯片譯碼。

一種基于FPGA與DSP的風力發電網的無功補償裝置，其特征在于：包括用于采集交流模擬電壓信號和電流信號的互感器單元，用于濾去信號中的高頻分量信號調理單元、A/D轉換器、用于為系統提供時序邏輯控制的FPGA處理器、成采樣數據的實時分析處理和進行各電能質量指標計算DSP處理器、用于驅動無功補償單元的晶閘管驅動單元、無功補償單元、用于通信的傳輸的CAN總線和上位機，所述互感器單元、信號調理單元、A/D轉換器、FPGA處理器、DSP處理器順序連接，所述FPGA處理器與CAN總線控制器連接，為其提供時序邏輯控制，所述DSP處理器連接晶閘管驅動單元并為其提供驅動脈沖，所述晶閘管驅動單元與無功補償單元連連接，控制無功補償單元投入電網。所述DSP處理器還連接有CAN總線控制器，CAN總線控制器連接有上位機，所述CAN總線控制器與FPGA處理器連接，所述FPGA處理器為其提供邏輯控制時序。所述互感器單元包括電壓互感器和電流互感器，所述的電壓互感器采用SPT204V型號，電流互感器采用SCT254FK型號。所述A/D轉換器采用ADS7864芯片。所述FPGA處理器采用T2C35-V3芯片。所述ARM處理器采用TMS320F28335芯片。DSP處理器完成采樣數據的實時分析處理，進行各電能質量指標計算，并將計算結果傳送至上位機，FPGA采用主要實現整個系統的邏輯控制，控制A／D采樣與芯片譯碼。