[实用新型]一种基于FPGA与DSP的风力发电网的无功补偿装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及风力发电技术领域，提供了一种基于FPGA与DSP的风力发电网的无功补偿装置。

背景技术

随着能源危机日益突出，开发利用新能源已成为全世界研究的热点，风力发电作为一种重要的可再生能源形式，越来越受到人们的关注。随着制造技术、现代控制技术、电力电子技术和计算机技术的进步，风力发电技术以超过30％的速度迅速发展，风能成为世界范围内发展最快的一种清洁、可再生能源。但是，风资源的不确定性和风电机组本身的运行特性使风电机组的输出功率是波动的，可能影响电网的电能质量，如电压偏差、电压波动和闪变、谐波等，严重时会对弱电电网的安全稳定性造成危害，因此，风力发电场对接入电网的影响不容忽视。

风力发电的显著特点之一是它的波动性和间接性，直接导致了风电场并网运行时的电能质量问题，这些问题包括：风力发电机组投入、退出运行所引起的电压骤变，风速波动所引起的功率和电压波动，湍流和塔影效应所引起的电压闪变，电力电子接口所产生的谐波以及风电场从系统吸收无功功率等。电压闪变可以导致风力发电机跳闸，进而产生更大的电压波动。当风电场与脆弱电网相联时，电压闪变和电压波动会给电网运行带来很大的麻烦。风力发电机并网用的电力电子装置，在运行中会产生相应的谐波，注入电网后，会使输变电设备产生附加损耗、降低容量，严重时还会引起谐振，损坏电气设备。然而风电场并网运行的电能质量问题可以不同程度地通过风电场无功功率补偿加以解决。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种能够对风电接入端的电能质量进行长期、连续地监测，及时进行无功补偿的一种基于FPGA与DSP的风力发电网的无功补偿装置。

本实用新型为了实现上述目的采用以下技术方案：

一种基于FPGA与DSP的风力发电网的无功补偿装置，其特征在于：包括用于采集交流模拟电压信号和电流信号的互感器单元，用于滤去信号中的高频分量信号调理单元、A/D转换器、用于为系统提供时序逻辑控制的FPGA处理器、成采样数据的实时分析处理和进行各电能质量指标计算DSP处理器、用于驱动无功补偿单元的晶闸管驱动单元、无功补偿单元、用于通信的传输的CAN总线和上位机，所述互感器单元、信号调理单元、A/D转换器、FPGA处理器、DSP处理器顺序连接，所述FPGA处理器与CAN总线控制器连接，为其提供时序逻辑控制，所述DSP处理器连接晶闸管驱动单元并为其提供驱动脉冲，所述晶闸管驱动单元与无功补偿单元连连接，控制无功补偿单元投入电网。

进一步的说，所述DSP处理器还连接有CAN总线控制器，CAN总线控制器连接有上位机，所述CAN总线控制器与FPGA处理器连接，所述FPGA处理器为其提供逻辑控制时序。

进一步的说，所述互感器单元包括电压互感器和电流互感器，所述的电压互感器采用SPT204V型号，电流互感器采用SCT254FK型号。

进一步的说，所述A/D转换器采用ADS7864芯片。

进一步的说，所述FPGA处理器采用T2C35-V3芯片。

进一步的说，所述ARM处理器采用TMS320F28335芯片。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型采用高速数字信号处理器DSP和复杂可编程逻辑器件FPGA实现了采样和数据分析同步进行，对电网质量监控的同时及时根据电网参数进行无功补偿，既满足电能质量监测的实时性、高速性和连续性的要求，又能即使对电网进行补偿，提高了电网电能质量，并采用CAN总线通信方式与远方控制中心通信，使分析的数据结果可以快速可靠地传到上位机。

附图说明

图1为本实用新型系统原理方框图。

具体实施方式

本实用新型“DSP+FPGA”的模式结构。数据采样芯片是16位模数转换芯片ADS7864。经过电流互感器和电压互感器后的风电场三相电压电流信号以及风速风向信号，由模数芯片ADS7864进行同步采样、保持、A／D转换成数字信号，传送至DSP进行分类计算和数据处理，然后通过CAN通信接口传送至上位机，进行数据的分析管理。FPGA采用主要实现整个系统的逻辑控制，控制A／D采样与芯片译码。

一种基于FPGA与DSP的风力发电网的无功补偿装置，其特征在于：包括用于采集交流模拟电压信号和电流信号的互感器单元，用于滤去信号中的高频分量信号调理单元、A/D转换器、用于为系统提供时序逻辑控制的FPGA处理器、成采样数据的实时分析处理和进行各电能质量指标计算DSP处理器、用于驱动无功补偿单元的晶闸管驱动单元、无功补偿单元、用于通信的传输的CAN总线和上位机，所述互感器单元、信号调理单元、A/D转换器、FPGA处理器、DSP处理器顺序连接，所述FPGA处理器与CAN总线控制器连接，为其提供时序逻辑控制，所述DSP处理器连接晶闸管驱动单元并为其提供驱动脉冲，所述晶闸管驱动单元与无功补偿单元连连接，控制无功补偿单元投入电网。所述DSP处理器还连接有CAN总线控制器，CAN总线控制器连接有上位机，所述CAN总线控制器与FPGA处理器连接，所述FPGA处理器为其提供逻辑控制时序。所述互感器单元包括电压互感器和电流互感器，所述的电压互感器采用SPT204V型号，电流互感器采用SCT254FK型号。所述A/D转换器采用ADS7864芯片。所述FPGA处理器采用T2C35-V3芯片。所述ARM处理器采用TMS320F28335芯片。DSP处理器完成采样数据的实时分析处理，进行各电能质量指标计算，并将计算结果传送至上位机，FPGA采用主要实现整个系统的逻辑控制，控制A／D采样与芯片译码。