| 【中文题名】 | 一种基于DSP的电力参数监测仪的研究与实现 |
| 【英文题名】 | Research & Application of Electric Parameter Monitoring Device Based on DSP |
| 【学科专业】 | 控制理论与控制工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-4-29 |
| 【中关键词】 | 电力参数,谐波,FFT,泄漏,插值, |
| 【英关键词】 | Electric Parameter,Harmonic-Wave,Leakage Error,FFT,Interpolating Algorithm, |
| 【分类导航】 | 工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>自动化元件、部件>> |
| 【论文摘要】 | 本文应用于TMS320C5402开发了电力参数监测装置，该装置是对原有系统的进步升级，针对于在测量精度和实时性的问题加以改进。该装置可对一路三相电的频率、电压电流有效值、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数以及3～20次谐波等电参量进行实时的准确监测。并通过液晶，按键提供了人机接口，装置分为两部分，上位机负责人机接口，下位机负责数据采集和计算，本文主要讨论了下位机的设计过程。
本文首先论述了电力系统参数检测的意义，介绍了谐波的危害和目前存在的谐波检测方法；然后详细分析了FFT应用于谐波分析时产生误差的两个原因——采样不同步和非时限信号的截断。讨论了常用的不同几种软件同步采样法和对比了几种窗对频谱泄漏的抑制作用。在此基础上选择加汉宁窗加窗，硬件同步采样应用于系统，并通过插值算法对加窗后求出的幅值进步调整，使得满足系统的要求。硬件上，主要介绍了下位机数据采集部分—AD73360的使用，DSP的存储器扩展以及利用HPI口与负责人机接口的MSP430F149的通信接口的设计；最后简要介绍了软件设计部分，主要包含了DSP的自举引导程序的设计，DSP与外部设备的接口编程以及数据采集的实现过程；给出了各部... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
5-6 |
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Abstract |
6-9 |
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第一章 绪论 |
9-15 |
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1.1 引言 |
9-10 |
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1.2 电能质量标准 |
10-11 |
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1.3 电能质量的测量 |
11-12 |
|
1.4 本课题的意义 |
12 |
|
1.5 国内外现状 |
12-14 |
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1.6 本论文的主要工作 |
14-15 |
|
第二章 电力参数基本量的测量 |
15-21 |
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2.1 频率的测量 |
15-16 |
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2.2 电压/电流有效值及电压偏差 |
16-17 |
|
2.3 功率及功率因数 |
17 |
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2.4 三相不平衡度 |
17-18 |
|
2.5 谐波的产生、定义 |
18-21 |
|
第三章 基于FFT的谐波分析方法 |
21-47 |
|
3.1 谐波测量理论综述 |
21-26 |
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3.1.1 基于瞬时无功功率理论的谐波分析方法 |
21-24 |
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3.1.2 小波变换理论 |
24-25 |
|
3.1.3 基于人工神经网络的谐波分析、检测方法 |
25-26 |
|
3.2 基于傅立叶变换的谐波分析方法 |
26-47 |
|
3.2.1 傅立叶变换的基本原理 |
27-28 |
|
3.2.2 DFT对信号谱分析的误差 |
28-31 |
|
3.2.3 同步采样对泄漏误差的影响分析 |
31-36 |
|
3.2.4 窗函数对泄漏抑制的作用分析 |
36-40 |
|
3.2.5 基于汉宁窗的加窗插值法 |
40-47 |
|
第四章 装置的硬件设计 |
47-63 |
|
4.1 系统总体硬件设计 |
47-49 |
|
4.1.1 硬件设计准则 |
47-48 |
|
4.1.2 系统总体结构 |
48-49 |
|
4.2 数据采集硬件电路设计 |
49-55 |
|
4.2.1 A/D转换芯片AD73360 |
49-50 |
|
4.2.2 信号调理单元 |
50-53 |
|
4.2.3 同步采样脉冲的产生 |
53-54 |
|
4.2.4 频率的测量 |
54-55 |
|
4.3 数据处理电路的设计 |
55-60 |
|
4.3.1 DSP处理器芯片的选择 |
55-56 |
|
4.3.2 外部存储器的扩展 |
56-57 |
|
4.3.3 AD73360与DSP的接口 |
57-59 |
|
4.3.4 MCU与TMS320c5402的通信设计 |
59-60 |
|
4.4 人机接口模块 |
60-63 |
|
4.4.1 液晶显示 |
60-61 |
|
4.4.2 按键模块 |
61-63 |
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第五章 系统软件设计 |
63-76 |
|
5.1 系统软件的总体设计和主流程 |
63-64 |
|
5.2 DSP的bootloader设计 |
64-67 |
|
5.3 系统初始化模块 |
67 |
|
5.4 采集程序的设计 |
67-69 |
|
5.5 数的定标 |
69-70 |
|
5.6 数字滤波及电力参数的计算实现 |
70-74 |
|
5.6.1 数字滤波器的设计 |
70-71 |
|
5.6.2 电参量的计算 |
71-74 |
|
5.7 DSP与MCU的HPI通信设计 |
74-76 |
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第六章 总结与展望 |
76-78 |
|
参考文献 |
78-81 |
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作者在硕士阶段发表文章 |
81-82 |
|
致谢 |
82-83 |
|
附录 |
83-85 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.382651 |
