嵌入式系统在风电机组状态监测中的应用研究

摘要

随着风力发电技术的飞速发展，对风电机组的运行维护变得愈发重要。状态监测与故障诊断技术，通过对各个风电机组进行在线监控来及时掌握机组运行情况，能在早期发现故障，给出维护意见，减少非计划停机的时间，提高风力发电机组的运行效率和可靠性。
　　本文以嵌入式技术为核心，针对风电机组典型故障类型，设计了一套完整的状态监测系统，包括前置模拟电路设计、基于数字处理器DSP的数据采集与处理装置设计以及相关软件程序设计。该系统以安装在现场各测点的传感器作为信号源，利用自主研发的嵌入式数据处理装置对现场信号进行采集、处理和存储，并将数据通过W5100以太网通信模块或433M无线射频模块发送至上位机。上位机以LabVIEW为开发环境，完成数据存储，信号分析以及故障诊断。
　　该系统目前已经应用于某风电场，并在运行期间成功预测出某齿轮箱故障，验证了其可靠性与稳定性。

目录

声明

摘要

1．1 研究背景及意义

1．2 嵌入式系统发展现状

1．2．1 嵌入式系统

1．2．2 国内外嵌入式系统发展现状

1．3 风力发电机组状态监测技术研究现状

1．4 论文研究的主要内容

第2章 风电机组典型故障分析

2．1 风力发电机组基本结构

2．2 风电机组常见故障分析

2．3 信号分析方法

2．3．1 时域分析

2．3．2 频域分析

2．4 本章小结

第3章 前置模拟电路硬件设计

3．1 总体设计方案

3．2 传感器的选型及应用

3．2．1 振动传感器

3．2．2 电压、电流传感器

3．2．3 温度传感器

3．2．4 转速传感器

3．3 信号前置电路设计

3．3．1 振动信号前置电路

3．3．2 电压、电流信号前置电路

3．3．3 温度信号前置电路

3．3．4 转速信号前置电路

3．3．5 滤波电路设计

3．3．6 采样保持电路设计

3．4 本章小结

第4章 嵌入式系统硬件设计

4．1 嵌入式系统组成及原理

4．2 数字处理器DSP概述

4．3 DSP最小系统设计

4．3．1 电源电路设计

4．3．2 时钟与复位电路设计

4．3．3 外扩RAM电路设计

4．3．4 JTAG接口电路设计

4．3．5 A／D校正电路设计

4．4 外扩SD卡电路设计

4．5 通信设计

4．5．1 通信技术概述

4．5．2 以太网通信设计

4．5．3 无线通信设计

4．6 本章小结

第5章 风电机组状态监测系统软件设计

5．1 系统软件总体设计

5．2 系统初始化程序设计

5．3 中断系统

5．4 ADC模块程序设计

5．5 外扩SD卡程序设计

5．6 以太网通信程序设计

5．7 无线通信程序设计

5．7．1 无线通信模块参数设置

5．7．2 数据发送程序设计

5．8 上位机软件设计

5．9 本章小结

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢