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基于DSP的电网谐波检测研究

作　者: 荣海舟
导　师: 粟时平
学　校: 长沙理工大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 数字信号处理谐波监测 FFT TMS320C6711D 电力系统
分类号: TM76
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

随着电力电子技术的发展,电力电子装置带来的谐波问题对电力系统安全、稳定、经济运行带来了极大影响。如果能够在电网中对所有谐波参数进行准确的监测与分析,在满足电能质量谐波标准的基础上,就能有效的投运用电设备。因此,电网谐波的监测与分析作为电力系统谐波研究的一个重要方面,其准确度和运算量对研究电网谐波问题尤为重要。本文首先介绍了课题研究的背景以及国内外的研究现状与发展趋势。然后对电力系统谐波与间谐波的测量方法进行了比较深入的研究,并在研究的基础上提出了适合本系统的谐波与间谐波测量方法:基于FFT的加窗双插值谐波间谐波分析方法。同时引入了锁相倍频采样技术,使得采样与电网同步,随电网的变化而变化。基于以上的方案,本文设计开发了基于TMS320C6711D芯片的电能质量监测系统。系统能够很好的完成对基本电量、2-100次谐波与2500Hz以内间谐波、电压波动与闪变、三相不平衡度、电压与频率偏差、谐波总畸变率等参数的高精度的测量和运算。在本文中,对系统的硬件设计和软件设计做了详细的介绍,主要包括数据采集模块、数据处理模块和数据传输交换模块的软硬件介绍。最后通过系统的调试和实验证明了系统的实时性、准确度和可靠稳定性都已达到了国家对测量装置的要求。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第一章绪论  9-21
  1.1 课题研究的背景和意义  9-11
  1.2 国内外谐波研究现状及趋势  11-20
    1.2.1 谐波检测方法  11-16
    1.2.2 谐波标准  16-17
    1.2.3 国内外谐波检测分析装置的现状和趋势  17-18
    1.2.4 有待研究解决的问题  18-20
  1.3 本文的主要研究工作  20-21
第二章谐波检测短时傅立叶变换方法原理分析  21-39
  2.1 谐波的基本概念  21-23
  2.2 电力系统信号采样的实现方法  23-25
    2.2.1 同步采样法  23-24
    2.2.2 准同步采样法  24-25
    2.2.3 非整周期采样法  25
  2.3 电力系统谐波信号分析基础  25-30
    2.3.1 信号的采样和采样定理  25-26
    2.3.2 加窗DFT 变换  26-27
    2.3.3 栅栏效应和频谱泄漏  27-28
    2.3.4 窗函数及其频谱  28-30
  2.4 多个频率信号存在时的泄漏误差  30-31
    2.4.1 整数次谐波干扰误差  30-31
    2.4.2 非整数次谐波干扰误差  31
  2.5 FFT 加窗插值算法  31-39
    2.5.1 插值理论  31-32
    2.5.2 FFT 加窗插值的实际算法  32-35
    2.5.3 实时信号处理的算法仿真计算  35-39
第三章基于DSP 的谐波测量系统硬件设计  39-46
  3.1 硬件设计总体方案  39-40
  3.2 系统工作原理  40
  3.3 芯片的选择  40-41
  3.4 电压和电流检测电路的设计  41
  3.5 抗混叠低通滤波器的设计  41-42
  3.6 采样/保持及倍频锁相电路的设计  42-43
  3.7 A/D 转换电路的设计和接口电路  43-44
  3.8 DSP 与Flash 的接口设计  44-45
  3.9 DSP 与SRAM 的接口设计  45-46
第四章系统软件设计  46-53
  4.1 软件开发根据介绍  46-48
    4.1.1 DSP 开发环境CC52.0 简介  46-48
    4.1.2 TD5510-U582.0 仿真器介绍  48
  4.2 系统的软件设计  48-53
    4.2.1 采集模块软件设计  48-49
    4.2.2 数据处理模块的软件设计  49-51
    4.2.3 数据传输交换模块的软件设计  51-53
第五章系统调试与实验  53-58
  5.1 系统调试  53-56
  5.2 系统实验  56-58
总结和发展趋势  58-59
参考文献  59-63
致谢  63-64
附录A（攻读学位期间发表论文目录）  64-65
附录B 系统主程序  65-70
附录C 电气原理图  70-72

基于DSP的电网谐波检测研究

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