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基于DSP的任意次谐波发生器的设计

作 者: 安刚
导 师: 丁振良
学 校: 哈尔滨工业大学
专 业: 仪器科学与技术
关键词: 谐波发生器 DSP 信号调理 谐波产生方法
分类号: TM935
类 型: 硕士论文
年 份: 2008年
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内容摘要


随着节能技术和自动化技术的推广,电力电子装置如变流设备、变频设备等,容量日益扩大,数量日益增多,使电网中的高次谐波愈来愈严重。谐波对电力系统安全、稳定、经济运行构成潜在威胁,给电气环境带来了极大影响,因此,谐波已被认为是电网的一大公害,研究和改善电能质量的新技术已经成为近年来电力系统研究的热点。而检验谐波控制设备的性能,或者测试负载设备在受到扰动时的工作情况等,需要用一些专门的谐波发生器来产生所需的谐波。目前产生谐波主要有YIG调谐法,直接数字合成法和利用软件查表法等方法。本文对目前这几种典型的谐波产生方法作了深入的研究和分析,并在此研究的基础上,根据系统的速度和精度要求,设计了基于TMS320F2812的谐波信号发生系统。该发生器用DSP作控制器,并通过SRAM与DSP进行通讯,实现快速的数据交换,主电路用电子器件实现,通过键盘可方便地控制谐波信号的性质和输出多种谐波信号。本文设计了基本的硬件控制电路和信号调理电路,编制了系统控制软件,并对系统的软硬件进行联合调试,实现装置的基本功能。在此基础上用MATLAB对谐波信号进行了仿真,与系统的实验输出波形进行比较和分析。对系统中可能产生误差的部分进行了总结和阐述。该系统经计算机仿真证明运行效果良好。而通过对谐波发生系统的分析,对保证今后电力系统谐波的检测与研究,具有十分重要技术意义和经济价值。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章 绪论  10-18
  1.1 课题背景  10-11
  1.2 谐波发生器的历史和发展现状  11-16
    1.2.1 谐波的性质  11-12
    1.2.2 正弦波形畸变  12-13
    1.2.3 畸变波形的基本分析方法  13-14
    1.2.4 谐波发生器的历史  14-15
    1.2.5 谐波发生器的发展现状  15-16
  1.3 课题的研究意义  16-17
  1.4 本文的主要研究内容  17-18
第2章 系统总体方案的设计  18-28
  2.1 几种谐波产生方法的比较  18-21
    2.1.1 YIG调谐谐波发生器  18
    2.1.2 直接数字合成(Direct Digital Synthesis,DDS)技术  18-19
    2.1.3 利用软件查表法计算正弦值  19-21
  2.2 系统总体设计方案  21-26
    2.2.1 设计思想  21-22
    2.2.2 系统总结构  22
    2.2.3 DSP处理器的选型  22-25
    2.2.4 存储器  25-26
    2.2.5 数模转换器  26
    2.2.6 信号调理电路  26
  2.3 本章小结  26-28
第3章 硬件电路的设计  28-44
  3.1 DSP主控芯片及其外围电路的设计  28-35
    3.1.1 DSP引脚配置  28
    3.1.2 DSP电源模块  28-31
    3.1.3 外部扩展存储器模块  31-32
    3.1.4 时钟模块  32-33
    3.1.5 复位模块  33-34
    3.1.6 JTAG调试接口  34
    3.1.7 SCI串行通讯接口  34-35
  3.2 键盘显示接口  35-37
    3.2.1 键盘接口  35-36
    3.2.2 显示器接口  36-37
  3.3 数模转换电路  37-38
  3.4 信号调理电路  38-42
    3.4.1 低通滤波电路  38-40
    3.4.2 功率放大电路  40-42
  3.5 PCB电路板设计  42-43
  3.6 本章小节  43-44
第4章 系统软件的设计  44-54
  4.1 CCS集成开发环境简介  44-45
  4.2 系统程序的设计  45-50
    4.2.1 系统总程序设计  45-46
    4.2.2 谐波发生程序设计  46-47
    4.2.3 键盘模块的设计  47-49
    4.2.4 液晶显示模块  49-50
  4.3 系统的初始化  50-52
    4.3.1 F2812 时钟模块的初始化  50-51
    4.3.2 F2812I/O 口的初始化  51
    4.3.3 定时器的初始化  51-52
    4.3.4 SRAM、中断以及数模转换器的初始化  52
  4.4 系统的上电引导设定  52-53
  4.5 本章小结  53-54
第5章 试验结果及误差分析  54-62
  5.1 试验结果  54-59
  5.2 误差分析  59-61
    5.2.1 误差来源  59
    5.2.2 误差分析和解决办法  59-61
  5.3 本章小结  61-62
结论  62-63
参考文献  63-66
附录  66-68
致谢  68

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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 > 频率、波形参数的测量及仪表
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