潮流能发电机组水下监控装置测试系统设计与开发
潮流能作为一种清洁、安全、可再生的绿色能源，具有非常广阔的开发与利用前景，越来越受到世界各国的关注。海洋环境的复杂性决定了潮流能发电系统的研究是一个多学科交叉和融合的领域，涉及到海洋科学、海洋工程、机械工程、电气工程、材料科学、自动化等多学科，学科跨度大，技术复杂，研制难度高。目前，对潮流能的开发利用还处在探索阶段，潮流能发电系统中的关键技术亟待突破。 在国家海洋局海洋可再生能源专项资金项目的支持下，中国海洋大学研制了50kW水平轴潮流能发电系统，水下监控装置作为发电系统的重要组成部分安装于水下发电机组电气舱中，承担着水下机组的信息采集、数据通信和变桨控制等任务。一旦机组布放到水下，水下监控装置将在无人值守的情况下自动运行，其稳定性和可靠性直接影响着水下机组的工作性能和安全。因此，对水下监控装置进行全面系统的自动化测试与评估是非常必要的。 本文针对潮流能发电机组水下监控装置的测试需求，提出了基于FPGA的分布式测试系统设计方案。测试系统包括实时测试仿真器和测试主控计算机两部分，多个实时测试仿真器通过以太网络与测试主控计算机进行连接，实现对水下监控装置功能完整性、性能稳定性和通讯安全性的测试、监控与评估。本文主要工作如下: 1、建立了水下机组中感知对象和传感器的仿真模型。描述了感知对象的动态变化过程并推导出过程模拟仿真算法，给出了传感器的基本模型、仿真算法、标定算法和故障模拟算法; 2、设计了分布式实时测试仿真器，用于模拟水下机组中各类感知对象和传感器的输出。该仿真器以FPGA为控制核心，具有接口丰富、计算能力强、实时性高、网络化、可扩展的特点; 3、基于VC++开发了测试主控软件，通过以太网络对实时测试仿真器进行参数配置、流程设置、运行控制等操作。并对测试的数据进行显示、存储、管理、分析与评估; 4、针对变桨距调节装置的系统结构和测试需求，建立了变桨距测试子系统中变桨电机的离散化仿真模型和相关的传感器仿真模型，实现了闭环系统的仿真测试。
潮流能;发电系统;水下监控装置;软件设计
中国海洋大学
硕士
控制工程
黎明
2015
中文
P743.3;TP277
99
2016-01-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）