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基于DSP的三相交流电供电质量监测系统

作　者: 钱剑锋
导　师: 杨鉴
学　校: 云南大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 供电质量 数字信号处理 快速傅里叶变换 谐波分析
分类号: TP368.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


随着电力系统的快速发展,供电质量的问题受到相关企业及用户的重视。三相交流电的电参数的计算和监测对于实现电力系统高效、安全、经济的运行是很重要的。通常的配电箱内只有一些粗略的测量和保护电路。所以设计一个集测量、显示和通信一体的高效率、低成本、高可靠性的三相供电质量的监测系统,用于配电室中作为监控装置是很有价值的。根据应用需求,本文设计开发基于DSP的三相交流电的供电质量监测系统,以实现电信号的采集、电参量的计算输出以及波形的显示。论文的主要工作由以下部分组成：1.阐述三相交流电的供电质量监测系统的应用背景、开发目的及意义等。在此基础上,给出本文系统的总体设计方案。该系统充分利用DSP强大的信号处理能力,并使用模块化设计,使系统的整体结构简单化。2.给出硬件电路设计方案以及硬件实物。其中,三相电压、电流的采集方法是：通过把强电转换成弱电送入AD7606中进行AD采样,采样数据通过串口送到处理器,采样芯片为16bit的AD7606,支持六通道同步转换。然后,由处理器对采样数据做电参量计算以及谐波分析,处理得到的结果通过LQ043显示。处理器采用ADI公司的BLACKFIN531-16位定点芯片,它可以在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法。3.讨论软件设计方案和程序实现。采用模块化,以及多线程模式中的生产者／消费者模式,实现软件设计。各个电参量的计算方法主要用到的是乘法和加法,电路中有效值计算用的是均方根值法(rms),谐波分析用到了快速傅里叶变换(FFT),并对FFT做了仿真实验。经软硬件系统集成调试,系统能实时测量并显示有效值、功率、谐波等参数,其测量精度可满足应用要求。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-11
  1.1 背景介绍  8-9
  1.2 选题目的与意义  9-10
  1.3 论文的主要内容  10-11
第二章 系统的总体方案及测量的基本原理  11-21
  2.1 系统概述  11
  2.2 电压、电流的有效值测量方法综述  11-12
  2.3 有功、无功功率以及功率因数测量方法综述  12-14
    2.3.1 有功功率的测量  12-13
    2.3.2 无功功率的测量  13
    2.3.3 功率因素的测量  13-14
  2.4 谐波测量方法综述  14-20
    2.4.1 基于傅里叶变换的测量方法  14-17
    2.4.2 基于傅里叶变换测量方法的意义与仿真  17-20
  2.5 本章小结  20-21
第三章 系统硬件设计  21-29
  3.1 硬件系统概述  21
  3.2 交流电转换接口模块  21-23
  3.3 ADC(模数转换器)模块  23-24
  3.4 DSP  24-26
    3.4.1 DSP以及开发板BF5XX-EK简介  24-25
    3.4.2 核心控制模块  25-26
  3.5 TFT-LCD  26-27
  3.6 以太网  27-28
  3.7 本章小结  28-29
第四章 系统软件设计  29-47
  4.1 软件系统概述  29
  4.2 引导程序u-boot  29-32
    4.2.1 u-boot的stage1阶段  30-31
    4.2.2 u-boot的stage2阶段  31-32
  4.3 操作系统uClinux  32-39
    4.3.1 uClinux简介  32-33
    4.3.2 编译工具make与makefile简介  33-35
    4.3.3 线程  35-37
    4.3.4 多线程设计模式:生产者/消费者模式  37-39
  4.4 LCD的初始化  39-40
  4.5 有效值、功率、电量以及谐波分析  40-43
    4.5.1 有效值程序分析  40-41
    4.5.2 功率程序分析  41-42
    4.5.3 谐波分析  42-43
  4.6 波形显示  43-46
  4.7 本章小结  46-47
第五章 实验结果与分析  47-51
  5.1 实验结果  47-49
  5.2 分析  49-50
  5.3 本章小结  50-51
第六章 总结与展望  51-53
  6.1 总结  51
  6.2 展望  51-53
参考文献  53-55
致谢  55

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 微型计算机 > 各种微型计算机 > 微处理机
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