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基于DSP电网谐波检测与计量研究

作　者: 白静
导　师: 张炳义
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 电气工程
关键词: 数字信号处理谐波检测离散傅立叶变换数字信号处理器误差
分类号: TM935
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 273次
引　用: 4次
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内容摘要

随着我国电力工业蓬勃发展，电力负荷急剧增长以及用户的要求不断提高，使电力系统的谐波检测受到人们的广泛关注。针对高精度谐波检测的具体要求，本文综合运用嵌入式技术、数字信号处理技术和通讯技术，研制了一台高精度的谐波检测装置，实现了对电力系统谐波的高精度检测。本文首先对现有的谐波检测方法进行了详细分析和比较，并针对实际系统中很难实现严格的同步采样的情况，在传统DFT算法的基础上提出了一种高精度的谐波电流检测算法，并对算法的有效性进行了仿真研究。结合谐波检测的各种功能需求以及具体应用背景，本文提出了谐波检测装置的总体设计，确定了谐波检测装置的功能结构。为满足检测对象对谐波分析的要求，本文提出一种基于高速数字信号处理器TMS320LF2407A实时硬件系统解决方案，完成了装置的硬件开发，包括信号调理电路和数据处理模块设计，以及人机接口和通讯接口的设计。在构建的基于DSP的嵌入式平台上，完成了监控装置的软件开发，包括软件开发策略的选定、程序流程的设计和各功能模块的编程，以及系统软件的调试和测试。系统软件开发过程中在功能模块的编写中运用了C语言与ASM语言嵌套的手法，通过合理的软件堆栈设置，实现C程序对汇编函数的调用，达到DSP资源的优化配置。在实验部分，进行了样机的测量精度实验和部分功能性验证实验，实验结果表明样机性能良好；在误差分析部分，对误差的来源和影响作了详细分析，并从系统的硬件和软件角度提出了各种误差补偿办法。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-17
  1.1 谐波的产生  10-11
  1.2 谐波的危害  11-15
    1.2.1 谐波引起的谐振和谐波电流放大  11-12
    1.2.2 谐波对电网的影响  12-13
    1.2.3 谐波对旋转电机和变压器的危害  13
    1.2.4 谐波对继电保护和电力测量的影响  13-15
  1.3 电网谐波相关标准  15-16
  1.4 本文的主要工作  16-17
2 谐波检测技术  17-31
  2.1 数字信号处理的几个概念  17-18
  2.2 常用的谐波检测算法  18-22
  2.3 高精度 DFT检测算法  22-27
    2.3.1 Blackman-Harris窗的特性  23-24
    2.3.2 基于Blackman-Harris窗的插值算法  24-25
    2.3.3 测量参数的计算方法  25-27
  2.4 算法仿真分析  27-31
3 谐波检测装置的系统硬件设计  31-49
  3.1 信号调理电路的设计  31-32
    3.1.1 电流信号的调理  31-32
    3.1.2 电压信号的调理  32
  3.2 数据处理模块的设计  32-41
    3.2.1 数据采集单元的设计  33-34
    3.2.2 数字信号处理器的选型和应用  34-38
    3.2.3 外围器件的选型和应用  38-41
  3.3 人机接口的设计  41-44
  3.4 通信接口的设计  44-49
    3.4.1 串行通信接口的设计  45-46
    3.4.2 CAN总线接口的设计  46-49
4 谐波检测装置的软件设计  49-59
  4.1 软件构架和流程设计  49-51
    4.1.1 软件的总体构架  49-50
    4.1.2 数据采集模块程序设计  50
    4.1.3 用户界面模块程序设计  50-51
    4.1.4 通讯模块程序设计  51
  4.2 谐波计算子程序流程  51-59
5 实验结果及其误差分析  59-67
  5.1 实验条件和内容  59
  5.2 实验数据  59-61
  5.3 误差分析  61-67
6 结论  67-68
参考文献  68-71
在学研究成果  71-72
致谢  72

基于DSP电网谐波检测与计量研究

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