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1、X X X 学 院 毕 业 论 文论文题目： 系 别： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 二 年 月数字化教学游戏的设计与开发数字化教学游戏的设计与开发摘要：摘要：在能源消耗日益增长、环境污染日益严重的今天，作为可再生绿色能源的风能成为世界各国普遍重视的能源，风力发电已经成为一种新兴的重要发电形式，风力发电技术也成为各国学者竞相研究的热点。风力发电机组通常处在自然环境相对恶劣的地方，要保证系统的稳定性，对主控制器有很高的要求。本文介绍了嵌入式系统及其优点，提出将 ARM 处理器应用在风力发电控制器中，在软硬件方面都要优于以前的处理器。本文把风电机组控制器和嵌入式系统有机地结合起来，对兆
2、瓦级风电机组控制系统进行了研究。首先，概述了双馈风电机组的运行原理和组成，介绍了其运行区域，讨论了主控制器在最大风能跟踪阶段的控制策略，描述了监控系统的功能。根据控制系统的要求，分析了控制系统的组成结构和输入输出信号，在此确立了其型号和硬件配置，这里采用嵌入式微处理器Samsung S3C2410X 为控制核心，详细地设计了双馈风电机组本地控制器的硬件电路，包括SDRAM、Flash、LCD、串口、检测接口电路以及远程监控系统。然后对嵌入式操作系统 Linux 进行了详细的介绍，将 ARM-Linux 移植到 S3C2410X 上，包括嵌入式操作系统 Linux、嵌入式内核、嵌入式文件系统和用
3、户图形界面，减轻了系统应用程序开发的工作量。结合风电控制系统中的控制方法基于模块化编程的思想，设计了主要的程序流程和相应的安全保护措施；根据实际情况，对系统功能进行设计，提出嵌入式 Web 服务器为核心，采用 B/S 结构的监控系统方案，通过公共网关接口（CGI）技术使得客户端浏览器和嵌入式Web 服务器间建立交互，用户在上位机通过浏览器就可以对远程现场进行监控，也可以对其进行操作和系统配置。具有信息输入、查询和维护等基本功能，并实现了部分监控功能，具有广泛的应用前景。最后，对本文所做的工作进行了总结和展望，提出了系统不完善之处和改进部分。关键词关键词：风力发电机组；控制系统；S3C2410X
4、；ARM-Linux；B/S；公共网关接Abstract: Nowadays, daily energy sources consume increasing and environment empoison being serious gradually, wind power as renewable, no pollution energy source, is paid great attention by more and more countries. It is a new kind of power generation. The technology also becomes
5、 research hotspot of many countries scholars. Wind power generators are often placed in the worse circumstance. It has very high demand for the main controller to keep the system stable. At the same time, embedded system and its advantage are introduced. Then it puts forward ARM processor which is u
6、sed in wind power generators controller. It is superior to the previous processors in hardware and software. This article connects controller and embedded system organically. The control system of the large-scale Wind Turbine Generator is designed and studied.Firstly, the paper briefly describes the
7、 operation principle and the constitution of variable speed constant frequency double-fed induction generators(DFIG). The operation area of DFIG is introduced, and the control strategy of the main controller during the maximum wind power tracking period is discussed. The function of the monitoring s
8、ystem is described. According to the requirements of the control system, the structure, input and output signals of the control system are analyzed. And the configuration of the core is based on the S3C2410X. Then, its host hardware frame is discussed, including SDRAM, Flash, LCD, serial port, detec
9、ting interface circuit, the remote monitoring system etc.Secondly, this article introduces the embedded operating system on Linux, and ARM-Linux is transplanted into the S3C2410X, including embedded system Linux, embedded kernel, embedded file system and users graphics interface. It alleviates the w
10、orkload of the system application exploitation. On the basis of the idea of modularized software design, the flow charts and the corresponding safety and protection design are given. According to the actual situation it adopts the project of the Browser/Server control system which takes Web server a
11、s its core and can meet the requirements. Clients browser and embedded server are connected through Common Gateway Interface (CGI). Then authorized users can access by the browser on the remote site and control the movement and operate the configuration of the system. It is able to operate and confi
12、gure the system. The system has some basic functions, such as information input, query and maintain. It realizes partial monitoring functions and has broad applying prospects.At last, the paper provides generalise and review of the work done, the inadequacies of the present system and the way to imp
13、rove the performance.KeyWords：wind power generators, control system, S3C2410X, ARM-LINUX, browser/server, common gateway interface1 引言引言1.1 研究背景研究背景能源是世界经济现代化的物质基础，是生产力发展的主要源泉，它的增长速度与国民生产总值呈同步增长。从原始社会开始，化石能源逐步成为人类所用能源的主要来源，这种状况一直持续到现代社会。随着社会的飞速发展，人类对能源的需求不断增加，石油、煤炭等目前大量使用的传统化石能源日益枯竭。目前，火力发电量占全国发电量的
14、80以上，新建电厂也大多以火电项目为主。过度依赖化石燃料，为将来埋下祸根，造成大气污染，所产生的温室气体造成了极为严重的威胁。近一个世纪以来，化石燃料的使用量几乎增加了 30 倍，资源专家预测，二三十年后，中国的二氧化碳排放总量很可能超过美国，成为世界上最大的温室气体排放国。如果不加以控制，温室效应将会融化两极的冰山，这很可能使海平面上升几米，四分之一的人类生活空间将因此受到极大的威胁，生存环境的恶化向全世界能源工作者提出了严峻的挑战1。此外，全世界每年向大气排放的 SO2、氮氧化物等有害气体也在急剧增加。当大气中的SO2 和氮氧化物遇到水滴或者潮湿空气即转化成硫酸与硝酸溶解在雨中，使降雨的
15、PH 值降到5.6 以下，这种雨即为酸雨。上世纪以来，全世界酸雨污染范围日益扩大，酸度不断增加。我国的酸雨是硫酸型酸雨，其中的 SO2 等主要来自煤炭的燃烧。“十一五”规划把节能减排作为约束性目标，高度重视资源节约和环境保护。近几年，又提出并实施节能减排综合性工作方案，建立节能减排指标体系和检测体系，颁布了一些方案。在这种背景下，发展可再生能源，不仅是未雨绸缪，为将来替代化石燃料做准备，同时也可以缓解环境污染和二氧化碳排放这一燃眉之急，也是符合二十一世纪社会可持续发展的要求。因此，我们只能依靠现代科技，大力开发利用可再生能源2。光能、地热等在内的各种可再生能源之中，风电的技术最为成熟，也最具备
16、商业化应用的条件。风力是大自然中不需要成本的能源，是一种理想的绿色能源，对环境不会产生任何不利的影响，可以节约能源，而且风能发电的自动化程度高，现在已经实现了远程监控。在生活水平逐渐上升的发展中国家，风能是一种安装简便而有效的能源。在工业化国家，风能为一种兼顾能量增容和环保要求的新型能源，大多数能源的成本在上涨，而风能的成本却随着技术的改进而下降。可见在推行可持续发展的今天，风力发电给我们带来了很大的经济效益和环境效益，显示出很大的优越性，有良好的发展前景。它在多种可再生能源中是技术上最成熟，最具有竞争力的可开发资源，这种可再生能源，日益受到世界各国的重视。1.2 国内外风力发电的发展及状况国内外风力发电的发展及状况风能是太阳能的一种表现形式，它是太阳能对地球的热辐射引起的温差和地表状态的不规则而 形成的空气流动。到达地球的太阳能大约
