用于风电场超声波风速监测的微控制器控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于风电场超声波风速监测的微控制器控制方法，包括单片机和与单片机电连接的FPGA芯片，所述单片机在上电后，对单片机进行设置，并进行以下步骤，接收FPGA数据；计算风速、风向和温度；与上位机进行通信；其中单片机具体设置如下：当进入单片机主程序后，单片机内程序配置完成，等待FPGA芯片的中断信号，当FIFO写完数据后，FPGA芯片发送中断信号，通知单片机提取FIFO数据，此时的FIFO数据是经过FPGA处理后的数据；提取来的FIFO数据进行风速计算，得到实时风速和温度，并将得到风速和温度的数据上传到上位机显示。达到降低风资源监控成本、且提高工作效率的目的。
【专利说明】用于风电场超声波风速监测的微控制器控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及新能源发电过程中风资源监测【技术领域】，具体地，涉及一种用于风电场超声波风速监测的微控制器控制方法。
【背景技术】
[0002]目前，我国风电进入规模化发展阶段以后所产生的大型新能源基地多数位于“三北地区”(西北、东北、华北)，大型新能源基地一般远离负荷中心，其电力需要经过长距离、高电压输送到负荷中心进行消纳。由于风资源的间歇性、随机性和波动性，导致大规模新能源基地的风电发电出力会随之发生较大范围的波动，进一步导致输电网络充电功率的波动，给电网运行安全带来一系列问题。
[0003]截至2013年11月，甘肃电网并网风电装机容量已达668万千瓦，约占甘肃电网总装机容量的21%，成为仅次于火电的第二大主力电源。随着风电并网规模的不断提高，风电不确定性和不可控性给电网的安全稳定经济运行带来诸多问题。对风力发电过程中的风资源进行监测，可以更好的预测未来一段时间内风能的变化情况，从而可以更精确的对风电功率进行预测和校正，提高预测精度，促进新能源发电的发展。
[0004]STM32F103芯片的系统程序是在Keil uVision4集成开发环境下开发的。Keil是德国软件公司Keil开发设计的，现在已并入ARM公司，成为目前STM32系列单片机的主流开发工具，其提供了包括C语言编译器、C数据库和功能强大的仿真调试器。KeiluVision4软件提供了丰富的C语言库函数，全Windows界面，易于理解，生成目标代码效率
非常闻，容易理解。
[0005]而现有的风资源监控设备成本较高，且效率较低。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种用于风电场超声波风速监测的微控制器控制方法，以实现降低风资源监控成本、且提高工作效率的优点。
[0007]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是:
一种用于风电场超声波风速监测的微控制器控制方法，包括单片机和与单片机电连接的FPGA芯片所述单片机在上电后，对单片机进行设置，并进行以下步骤，
步骤1、接收FPGA数据；
步骤2、计算风速、风向和温度；
步骤3，与上位机进行通信；
其中单片机具体设置如下:当进入单片机主程序后，单片机内程序配置完成，等待FPGA芯片的中断信号，当FIFO写完数据后，FPGA芯片发送中断信号，通知单片机提取FIFO数据，此时的FIFO数据是经过FPGA处理后的数据；
提取来的FIFO数据进行风速计算，得到实时风速和温度，并将得到风速和温度的数据上传到上位机显示。[0008]根据本发明的优选实施例，所述单片机采用STM32系列单片机。
[0009]本发明的技术方案具有以下有益效果:
本发明的技术方案，通过FPGA芯片和单片机，来实现风资源监控的控制，因单片机和FPGA芯片成本减低，且单片机运算速度较高，从而达到降低风资源监控成本、且提高工作效率的目的。
[0010]下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本发明实施例所述的用于风电场超声波风速监测的微控制器控制方法流程。
【具体实施方式】
[0012]以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0013]如图1所示，一种用于风电场超声波风速监测的微控制器控制方法，包括单片机和与单片机电连接的FPGA芯片所述单片机在上电后，对单片机进行设置，并进行以下步骤，
步骤1、接收FPGA数据；
步骤2、计算风速、风向和温度；
步骤3，与上位机进行通信；
其中单片机具体设置如下:当进入单片机主程序后，单片机内程序配置完成，等待FPGA芯片的中断信号，当FIFO写完数据后，FPGA芯片发送中断信号，通知单片机提取FIFO数据，此时的FIFO数据是经过FPGA处理后的数据；
提取来的FIFO数据进行风速计算，得到实时风速和温度，并将得到风速和温度的数据上传到上位机显示。
[0014]根据本发明的优选实施例，所述单片机采用STM32系列单片机。
[0015]其中FIFO为数据缓存模块。
[0016]为了实现对单片机的编写，采用Keil uVsion4, Keil uVsion4是一款集设计、编译、管理于一体的软件开发环境，可以完成程序编写、代码编译、设备连接、程序仿真调试，程序下载等软件开发流程。用Keil uVsion4开发软件，大致步骤分为:1、选择芯片，创建工程。2、编写C语言程序源文件。3、编译C语言程序。4、修改编译中出现的错误以及BUG。
5、在开发芯片上进行仿真调试。
[0017]本技术方案底层设计是基于Keil软件编写的，具有C语言的面向对象的特点，定义了 STM32芯片内的17根地址引脚和16根数据引脚。为了实现本发明的技术方案，其单片机软件设计具体如下，单片机在上电后，整个程序是循环执行，由主程序进入，循环执行的子程序分别是:接收FPGA数据子程序、计算风速、风向、温度子程序、上位机通信子程序。
[0018]当进入主程序后，程序配置完成，等待FPGA的中断信号，当FIFO写完数据后，FPGA发送中断信号，通知单片机提取FIFO数据，此时的FIFO数据是经过FPGA处理后的数据。[0019]提取来的数据进入风速计算子程序，进行计算，完成计算后，得到实时风速和温度，上传到上位机显示。从软件的流程来看，本方案设计是用定时器定时，来判断超声波收发一次信号，从而计算风速和温度。从结构来看，系统每完成一次循环都要检测一次定时器中断，通过查询中断标志位，来判断下次超声波信号采集是否完成。
[0020]最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种用于风电场超声波风速监测的微控制器控制方法，包括单片机和与单片机电连接的FPGA芯片，其特征在于， 所述单片机在上电后，对单片机进行设置，并进行以下步骤， 步骤1、接收FPGA数据； 步骤2、计算风速、风向和温度； 步骤3，与上位机进行通信； 其中单片机具体设置如下:当进入单片机主程序后，单片机内程序配置完成，等待FPGA芯片的中断信号，当FIFO写完数据后，FPGA芯片发送中断信号，通知单片机提取FIFO数据，此时的FIFO数据是经过FPGA处理后的数据； 提取来的FIFO数据进行风速计算，得到实时风速和温度，并将得到风速和温度的数据上传到上位机显示。
2.根据权利要求1所述的用于风电场超声波风速监测的微控制器控制方法，其特征在于，所述单片机采用STM32系列单片机。
【文档编号】G05B19/042GK103941615SQ201410061155
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年2月24日 优先权日:2014年2月24日
【发明者】汪宁渤, 路亮, 何世恩, 王小勇, 张金平, 黄蓉 申请人:国家电网公司, 国网甘肃省电力公司, 甘肃省电力公司风电技术中心