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Northwind 100風輪機利用SHARC數(shù)字信號處理器和其它的ADI精密元器件來最大限度地提取能量，并且優(yōu)化系統(tǒng)控制

隨著傳統(tǒng)燃料生產(chǎn)和消耗所導(dǎo)致的環(huán)境和經(jīng)濟問題與日俱增，清潔的可再生能源市場應(yīng)運而生。作為一種彌補石油、煤碳和天然氣為中心的能源生產(chǎn)方式而且取之不盡用之不竭的方式，風能正得到大范圍地普及。在過去的十年里，全球風能容量以平均每年30%以上的累積速度不斷增長，這得益于全球?qū)裳杆侔惭b在世界上幾乎任何位置的無排放發(fā)電。

引領(lǐng)風能技術(shù)發(fā)展的先鋒Northern Power Systems公司（佛蒙特州馬里）提供社區(qū)和電力設(shè)施級別的風輪機系統(tǒng)，這些系統(tǒng)通過其創(chuàng)新型“無傳動裝置”風輪機設(shè)計、高效能量捕獲能力以及低維護要求實現(xiàn)了差異化。這家公司的旗艦產(chǎn)品Northwind 100風輪機設(shè)計用于社區(qū)級風力發(fā)電設(shè)施，可使政府機關(guān)、企業(yè)、農(nóng)場、學校和其它機構(gòu)在需要的地方（甚至在風速相對較低的位置）。為了幫助確保Northwind 100系統(tǒng)能夠提供最高能量輸出和投資回報，Northern Power Systems公司借助精密的ADI數(shù)字信號處理器和元器件實現(xiàn)了系統(tǒng)管理效率的最大化。

經(jīng)典設(shè)計
Northern Power Systems公司的風輪機技術(shù)采用其專有的永磁直驅(qū)（PMDD）設(shè)計架構(gòu)，這種架構(gòu)可省去風輪機轉(zhuǎn)子與發(fā)電機之間的變速箱。Northern Power Systems工程設(shè)計團隊通過直接將轉(zhuǎn)子與發(fā)電機耦合，顯著減少了系統(tǒng)內(nèi)部的運動部件數(shù)量，從而最終打造出比傳統(tǒng)變速箱風輪機維護要求更低但更加可靠的風輪機。這種“少即是多”的設(shè)計方法體現(xiàn)了Northern Power Systems公司的工程技術(shù)理念，使得該公司的工程設(shè)計團隊需要尋覓到同樣經(jīng)典的無需進行性能或功能折衷的信號處理平臺。最終他們在ADI找到了他們所期待的解決方案。

Northern Power Systems公司的Northwind 100借助ADI SHARC （ http://www.analog.com/zh/sharc ）數(shù)字信號處理器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器以及其它先進元器件來確保高性能系統(tǒng)的運行，可為諸如學校/大學、企業(yè)、農(nóng)場和政府機關(guān)等社區(qū)的風能應(yīng)用提供100千瓦的額定功率。ADI公司在新一代能源基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域的專業(yè)經(jīng)驗可確保像Northern Power Systems這樣的公司能夠在整個信號鏈中采用先進的元器件，以提升其系統(tǒng)設(shè)計的價值、性能和創(chuàng)新性。

高性能信號處理
在Northwind 100風輪機中，風能捕獲和能源轉(zhuǎn)換功能由系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子、發(fā)電機和功率變換器等部件幫助實現(xiàn)。轉(zhuǎn)子將風力的氣流能量轉(zhuǎn)換成機械軸扭矩；發(fā)電機以可變頻率將機械軸功率轉(zhuǎn)換成電力，并向轉(zhuǎn)子提供反扭矩；功率變換器將變頻發(fā)電機輸出轉(zhuǎn)換成恒定頻率，以饋送到電網(wǎng)。

Northwind 100發(fā)電機的電力流由功率轉(zhuǎn)換器調(diào)節(jié)，以對可變風速進行補償，從而有助于最大限度地提取能量。這種能力使Northwind 100風輪機能夠為本地電網(wǎng)提供穩(wěn)定的清潔電力流，從而可簡化電網(wǎng)并網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，維護電網(wǎng)穩(wěn)定。省去變速箱傳輸可極大地減少生命周期內(nèi)的維護工作，提高系統(tǒng)可靠性。

這個系統(tǒng)的核心是ADI公司的32位浮點SHARC 21363(http://www.analog.com/zh/adsp-21363 )數(shù)字信號處理器，此處理器運行實時閉環(huán)控制算法，可部分根據(jù)嵌入在數(shù)據(jù)采集硬件中的ADI AD7656  (http://www.analog.com/zh/ad7656 )16位模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）以及固定在風輪機發(fā)動機艙的ADI雙軸iMEMS® ADXL203 (http://www.analog.com/zh/adxl203)加速度計配件所提供的輸入數(shù)據(jù)，來有效控制Northwind 100的發(fā)電機和功率轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng)。SHARC 21363處理器采用增強型單指令多數(shù)據(jù)（SIMD）架構(gòu)，具有高達333 MHz/2 GFLOPS的內(nèi)核處理性能并支持IEEE 32位/40位浮點和32位定點運算，可提供保證這些子系統(tǒng)精確協(xié)調(diào)地工作所需的實時處理帶寬和強大性能。

SHARC 21363處理器具有集成式3 Mb SRAM/4 Mb ROM片上存儲器和豐富的外設(shè)集，可提供范圍廣泛的配置選項。Northwind 100的數(shù)據(jù)采集平臺采用了ADI AD7656，該器件可提供饋入系統(tǒng)實時閉環(huán)控制算法的高速信號采樣和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。SHARC 21363的六個高速串口（SPORT）為此提供了便利，可產(chǎn)生無縫連接的信號鏈，有助于將設(shè)計復(fù)雜度降到最低。