基于MCF51EM256的风力发电测量保护模块的设计与应
介绍了一款基于MCF51EM256的测量保护模块的设计与应用,根据微处理器系统的特点从硬件和软件两个方面,给出设计方法。该模块用于风力发电主控控制系统中,除具有传统电参量的电压、电流、功率测量功能外还集成了风力涡轮发电机的保护功能,获得了良好的性能。
本文介绍一款针对风力发电系统设计的AGP测量保护模块,该模块可测量电压、电流、频率、电能等传统电参量,并在电网失效、电网频率、电压偏差、发电机输出功率过大、有功和无功潮流发生反向等故障时,发出告警信号,同时集成了2个根据时间的欠压保护,提高了控制系统对电压闪变的抗干扰能力。
AGP的硬件电路包括主控芯片、电源、电压、电流信号采集电路、开关量输入模块、继电器输出模块、人机交互单元、RS485通讯接口、Profibus_DP通讯协议接口、Can open通讯接口。
MCU芯片采用freescale公司的Coldfire-V0架构内核的32位
处理器MCF51EM256,时钟频率最高可达50.33MHz,内置256K的Flash、16K的RAM、4个独立16位AD通道、3路定时器、3路SCI通讯接口、内置RTC时钟、I2C、SPI、KBI接口等多种资源,具有极高的性价比。
AGP采用直流24V工作电源,使用广州金升阳公司的宽电压输入DCDC模块WRF2405P,工作温度范围-40~85℃、隔离电压3000VDC、实测输出纹波<1%,同时在电源输入部分设计加入放电管、PTC压敏电阻、TVS管、防反接二极管等器件,具有过压、过流等保护。
随着风力发电装机容量的不断扩大,国家电网公司对风力发电机提出了一系列的要求,中明确了控制器需要具有的功能。主要包括:电网频率控制、无功功率和电网电压控制、低电压穿越(LVRT)控制以及电能质量控制等。
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