基于DSP的电能质量分析系统的开发

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1、华中科技大学硕士学位论文基于DSP的电能质量分析系统的开发姓名：曹晖申请学位级别：硕士专业：检测技术与自动化装置指导教师：李昌禧20040510华中科技大学硕士学位论文摘要本论文主要进行基于DSP的电能质量分析系统的开发。随着电力系统改革目益深化，电力质量不仅得到广大电力用户的日渐关注，而且成为电力部门常抓不懈的主要工作，我们研制基于DSP的电能质量分析系统『F是针对当前电力行业同渐重视电能质量的状况提出的。在对国内外同类产品进行分析的基础上，结合我国实际情况，提出了具有自己特色的实施方案，即充分利用DSP芯片计算能力强，运算速度快，具有针

2、对数据处理专用指令的特点，组成以DSP芯片(F206)为核心的电能质量分析系统。确定了电能质量分析系统对电能质量的以下主要指标：电压、电流、功率、频率、谐波、电压三相不平衡度、电压波动与闪变等进行测量。并针对上述测量功能的理论和实际应用作了一定的分析研究工作。重点分析了电压、电流的测量原理与方法，分析了电网谐波的理论及测量实现方法，分析了电压闪变与波动的理论及数字化实现方法，分析了电压三相不平衡度的理论与测量实现方法，同时分析了电压、电流取样电路对测量精度的影响，对信号调理电路进行了仔细的设计与仿真实验工作。最后的测试结果表示：电压、电流取

3、样电路设计简洁、合理，完全满足测量要求，保障了精确的电压、电流测量。谐波分析是本系统的重要功能，同时也是其它一些测量功能的实现基础(电压、电流、三相不平衡度等)。因此我们把谐波分析作为本系统的重点，做了较为深入的研究，分析了复数形式下的付立叶变换进行求解各次谐波幅值和在OSP中实现FFT功能。我们研究了测量频率的各种理论和常见测量方法，再根据本系统的特点，设计了直接利用DSP定时器进行频率测量，较好的解决了测量精度和测量速度的关系。电压闪变的测量的工作量很大，它所需的运算量较大，需要处理的数据多，我们仔细研究了IEC对测量电压闪变的各项规定

4、，特别是IEC提出的测量模型，并严格按照IEC提出的模型，对测量模型进行数字化实现，通过仿真与测试。最终在DsP中成功的实现了这个过程，得出了闪变的测量值。根据硬件方案设计了具体的电路，再与软件相结合研制成功了电能质量分析系统。对系统进行测试并对结果进行对比分析。测试结果表明：各项测量结果完全正确，而且测量精度高。验证了本系统的理论分析是正确的，软件与硬件设计实现也是完全合理可行的。同时本系统具有体积小，测量精度高，多参数、多通道实时测量的特点，达到了设计要求。‘关键词：电能质量数字信号处理谐波分析快速付立叶变换电压闪变和波动I华中科技大学

5、硕士学位论文AbstractApowerqualityanalyzingsystembasedonDSPisdevelopedinthisthesis．Withtheinnovationinpowerindustry，thepowerqualityispaidmoreattentionbyusersandproducersSothissystemmeetsthisrequest．Westudythesimilarproductionsofothercountriesandothermanufacturersandputforwardourd

6、esign．DSPchiphasstrongabilityandhighspeedofcalculationandspecialinstructionsfordataprocessing．InthissystemtheDSPchipisadoptedtomeasuremanyparameters，suchasvoltage，current，power，frequency,harmonic，imbalanceofthree—phasevoltage，voltageflickerandfluctuation．What’Smore，thetheo

7、riesarestudiedandthosefunctionsarerealized．Themeasurementtheoriesofvoltage，current，harmonic，voltageflicker，fluctuationandimbalanceofvoltageareanalyzedinthisthesis，Thediscussionalsoinvolvesaspectofthemeasuredaccuracyeffectofsamplingcircuit．Theresultofthetestprovesthatthesam

8、plingcircuitisverygood．Harmonicanalysisisthemainfunctionofthissystem．Itisthebasicofotherf