基于DSP风力发电机振动检测系统的研究

摘要

风能是一种可再生能源，随着我国风力发电产业的刚刚起步，与风电产业相关的技术还处在起步阶段，其中在线监测系统的开发还处在研究阶段，许多技术难题还没有解决，还无法成熟的应用在工业领域。而振动监测系统是在线监测系统的关键技术之一，如何使系统能够及时高效地发现设备中潜在的故障是非常值得去研究的。
　　风力发电机的故障可以通过其振动的数据来进行判断，所以，在线监测系统的组成主要包括加速度传感器电路、模拟信号滤波电路、信号调理电路、A/D转换电路、DSP信号处理电路和供电电路。通过硬件电路把一系列采集到的振动信号进行采集、滤波、调理等一系列处理，然后将振动信号传递给DSP，对风力发电机提供一个稳定的保护。
　　主控模块选用TI公司的TMS320F28335型DSP，该DSP上面整合了快速的A/D模块、增强型CAN总线模块、SCI串口模块等外设电路，DSP处理后的信号经由通信协议传递给上位机进行显示。
　　数据传递给上位机后，需要对数据进行分析，数据分析模块采用MATLAB软件进行设计，由于采集到的数据是一种非线性、非平稳的信号，传统的时频分析方法在应对这种信号上具有一定的局限性，因此，采用了一种能够处理非平稳信号的时频分析方法——经验模态分解（EMD）法，对采集到的振动信号进行EMD处理，通过EMD分解、去噪，最后对其去噪后的波形进行分析，得到故障特征值，实现故障诊断。

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1 绪论

1.1 研究目的和意义

1.2 风力发电机振动检测的研究现状

1.3 状态监测及故障诊断的基本方法

1.4 振动监测领域目前存在的问题

1.5 本论文的主要工作

1.6 本论文的结构安排

2风力发电机振动研究

2.1 振动监测对象及其振动特点

2.2 振动测量点的分布

2.3 风轮振动机理分析

2.4 偏航系统振动机理分析

2.5 齿轮箱振动机理分析

2.6 轴承的振动机理分析

2.7 发电机振动机理分析

2.8振动信号的采集原理和分析方法

2.9 系统设计方案总体要求

3 下位机监测系统硬件电路设计

3.1 振动采集模块

3.2 抗混叠低通滤波模块

3.3 调理模块

3.4 DSP数字处理系统的硬件电路设计

4 系统软件设计

4.1 CCS3.3简介

4.2 DSP中软件设计的总体流程

4.3 系统下位机程序设计

5 上位机调试验证

5.1 VB简介

5.2 上位机软件协议设计

5.3 软件调试

6 振动实验数据的数字信号处理

6.1 MATLAB的数据输入

6.2 经验模态算法（EMD）基本原理

6.3 EMD去噪特性分析

6.4实验数据处理

结论

参考文献

附录A 硬件电路图

在学研究成果

致谢