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基于DSP的电网谐波实时检测研究

作　者: 范力泉
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: 谐波实时检测正交变换 DSP 仿真
分类号: TM933
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 278次
引　用: 1次
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内容摘要

电力电子装置广泛应用带来的谐波问题对电力系统安全、稳定、经济运行带来了很大影响,而谐波的实时检测是对谐波问题进行治理的基础。本文着重研究了特定次谐波和总谐波电流实时检测的理论问题,及谐波实时检测装置的硬件电路实现。本文首先介绍了谐波检测研究的背景以及国内外的研究现状与发展趋势,阐述了电力系统谐波的定义及分类。总结分析了谐波检测与分析的算法,及谐波检测的硬件实现技术。并对电力系统谐波检测方法进行了比较深入的研究,提出了符合实时性要求的谐波实时检测方法:基于d_k-q_k-0广义正交坐标变换的任意次谐波的实时检测算法,以及基于d-q-0正交坐标变换的总谐波实时检测算法。本文还设计了基于DSP的谐波实时检测系统,从硬件和软件设计两方面入手,完成了包括数据采集模块、数据处理模块、数据传输交换模块的软硬件设计以及编写主要程序在内的研究工作,同时引入了锁相倍频技术,还对滤波器应用做了较深入研究。此系统即能够很好的完成对2-50次中任意整数次谐波实时检测,也能对总谐波进行实时检测。最后,本文还完成了谐波实时检测电路DSP板制作,且进行了应用检测,验证了本文设计的谐波实时检测电路完全满足电力系统谐波检测的实时性、精确性、稳定性要求。本文的研究对谐波实时检测装置的进一步开发具有一定指导意义和参考价值。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-18
  1.1 项目背景和意义  9
  1.2 国内外谐波检测研究现状和发展趋势  9-17
    1.2.1 谐波定义及分类  10-11
    1.2.2 谐波检测与分析方法  11-14
    1.2.3 谐波检测硬件实现技术  14-16
    1.2.4 谐波检测的发展趋势  16-17
  1.3 本文主要工作  17-18
第二章谐波实时检测的坐标变换方法  18-27
  2.1 三相电路电压、电流的旋转矢量表示  18-19
  2.2 α-β-0正交坐标变换理论  19-20
  2.3 d-q-0正交坐标变换理论  20-21
  2.4 p-q-s正交坐标变换理论  21-24
  2.5 d_k-q_k-0广义正交坐标变换理论  24-25
  2.6 针对谐波实时检测的正交变换理论比较分析  25-26
  2.7 小结  26-27
第三章基于d-q-0正交坐标变换的总谐波实时检测  27-43
  3.1 正序基波电流实时检测  27-29
  3.2 负序基波电流实时检测  29-30
  3.3 0序基波电流实时检测  30-32
  3.4 总谐波电流检测  32
  3.5 谐波检测中滤波环节的设计应用  32-34
    3.5.1 低滤波器设计  33
    3.5.2 滤波器应用效果仿真分析  33-34
  3.6 同步采样方法  34-36
  3.7 检测电路中锁相环(PLL)及倍频的设计  36-39
    3.7.1 锁相环理论  36-38
    3.7.2 PLL及倍频仿真模型  38
    3.7.3 PLL及倍频仿真结果及其分析  38-39
  3.8 基于d-q-0法的谐波检测仿真分析  39-42
  3.9 小结  42-43
第四章 d_k-q_k-0广义正交变换的特定次谐波实时检测  43-54
  4.1 基于d_k-q_k-0广义正交坐标变换的特定次谐波检测  43-50
    4.1.1 特定次谐波电流正序分量的检测  43-44
    4.1.2 特定次谐波电流负序分量的检测  44-46
    4.1.3 特定次谐波电流0序分量的检测  46-47
    4.1.4 特定次谐波电流的实时检测分析  47-50
  4.2 特定次谐波实时检测中特殊数学模型的实现  50
    4.2.1 kω的Matlab仿真模型搭建实现  50
    4.2.2 d_k-q_k-0中特殊正弦、余弦的实现  50
  4.3 特定次谐波实时检测仿真  50-52
  4.4 Simulink仿真结果分析  52-53
  4.5 小结  53-54
第五章谐波实时检测的DSP电路实现  54-74
  5.1 DSP芯片简介  54-55
  5.2 基于DSP的电路硬件总体方案  55-57
    5.2.1 检测电路总体框架  55
    5.2.2 DSP系统的整体结构  55-56
    5.2.3 系统工作原理  56-57
  5.3 DSP芯片选型  57-58
  5.4 基于DSP的谐波检测电路设计  58-65
    5.4.1 A/D转换电路和接口电路的设计  58-60
    5.4.2 采样与同步电路实现  60-61
    5.4.3 DSP及其外围电路  61-65
  5.5 谐波检测装置软件设计  65-73
    5.5.1 CCS 2.2开发平台简介  65-66
    5.5.2 仿真器  66-67
    5.5.3 软件流程及设计  67-73
  5.6 小结  73-74
总结与展望  74-75
参考文献  75-79
致谢  79-80
附录A(攻读硕士学位期间发表论文及获奖)  80

基于DSP的电网谐波实时检测研究

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