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电能质量监测仪的设计与实现

作　者: 钟晨
导　师: 季爱明
学　校: 苏州大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 电能质量 监测仪 DSP FPGA GPRS模块
分类号: TM933.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 150次
引　用: 1次
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内容摘要


随着电力系统的不断发展及电网中各类非线性负荷的不断增加,电能质量的监测、管理和控制已经越来越受到各方面的关注。一方面由于电力电子器件和非线性设备的广泛应用,使得电网中的电压、电流波形发生畸变,造成电能质量的严重恶化;另一方面由于工业自动化水平的提高,微处理器和PLC等智能器件大量应用于工业过程控制,而这些精细过程控制更容易受到电力系统抖动的影响,因此现代工业对电能质量提出了更高的要求。本文首先对国内外电能质量研究现状进行了分析,介绍了电能质量问题的分类,并详细阐述了电压偏差、频率偏差、三相不平衡、谐波、电压波动与闪变等稳态电能质量指标。根据IEC或国家标准要求,总结了各类电能质量指标的检测原理和计算方法,为高精度多功能电能质量监测仪的研制提供了必要的理论依据和检测算法。然后详细介绍了整个装置的硬件系统,通过FPGA对3路电压和3路电流进行计算,把得到的数据再读入DSP中,并通过GPRS模块传到远处接收端,实现对电能质量的监测。同时开发了丰富的人机交互信息,方便用户的使用,最后对研发出来的装置完成了软硬件的调试,在实验室进行电压、电流有效值、谐波分析及频率等参数测量的实验。

全文目录


中文摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章 引言  8-14
  1.1 选题背景和研究意义  8-9
  1.2 电能质量监测的现状和趋势  9-12
    1.2.1 电能质量监测技术发展现状和趋势  9-11
    1.2.2 嵌入式技术的发展及应用  11-12
  1.3 研究的目的、意义  12-13
  1.4 论文章节安排  13-14
第二章 电能质量概述  14-23
  2.1 电能质量的概念  14-15
  2.2 电能质量参数分类  15-21
    2.2.1 电压偏差  16
    2.2.2 电压波动和闪变  16-17
    2.2.3 三相电压不平衡度  17-18
    2.2.4 电网谐波  18-19
    2.2.5 电源频率变化  19
    2.2.6 过电压  19-21
  2.3 电能质量的管理  21-23
第三章 系统功能及算法  23-36
  3.1 单片机与DSP 的区别  23-24
  3.2 本设计中所用TMS320F2812 DSP  24-27
  3.3 电能质量监测仪的功能分析  27-28
  3.4 电能质量监测仪具备的功能  28
  3.5 电能质量检测方法及算法  28-36
    3.5.1 交流采样算法  29-30
    3.5.2 电压允许偏差算法  30-31
    3.5.3 频率允许偏差算法  31
    3.5.4 三相电压不平衡度算法  31-32
    3.5.5 谐波分析算法  32-34
    3.5.6 电压波动和闪变算法  34-35
    3.5.7 电压跌落检测算法  35-36
第四章 系统设计  36-60
  4.1 基本系统设计  36-37
  4.2 电路硬件资源分配  37-39
    4.2.1 程序空间  37-38
    4.2.2 数据空间  38
    4.2.3 中断  38-39
    4.2.4 通用IO 引脚  39
  4.3 电源系统设计  39-41
  4.4 模拟量采集设计  41-50
    4.4.1 互感器的应用  42
    4.4.2 放大电路的设计  42-43
    4.4.3 锁相环倍频电路  43-45
    4.4.4 A/D 转换  45-47
    4.4.5 FPGA 数字信号暂存  47-49
    4.4.6 开关量输入  49
    4.4.7 DSP 数字量的输出  49-50
  4.5 GPRS 功能模块设计  50-55
    4.5.1 GPRS 简介  50-52
    4.5.2 GPRS 硬件系统设计  52-54
    4.5.3 串行通信输出接口  54-55
  4.6 人机接口、键盘、显示器的设计  55-60
    4.6.1 人机接口电路设计原理  55-58
    4.6.2 键盘工作原理  58-60
第五章 电能质量监测仪的实现  60-64
  5.1 实验测试PCB 板  60-61
  5.2 实验内容  61-63
  5.3 实验总结  63-64
第六章 总结  64-66
参考文献  66-68
附录  68-71
  图目录  68-70
  表目录  70-71
攻读学位期间公开发表的论文  71-72
致谢  72

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电气测量技术及仪器 > 电数量的测量及仪表 > 电能测量、电度表
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