基于DSP和CPLD的电能质量分析仪的研究

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1、西南交通大学硕士研究生学位论文第1页于两要当前社会，广泛应用现代电子技术给电能造成了严重污染，公用电网供电质量的日益恶化，严重地威胁着电力系统的安全和稳定运行。如何提高电能质量，确保用电设备安全稳定运行，已成为国内外广泛关注的焦点。通过对电能质量进行实时监测、记录和分析，可以为改善电能质量、制定有关电能质量的标准以及实现电能质量的治理提供重要的依据。本文通过分析国内外电能质量分析仪的发展现状，针对我国当前电力部门的要求和工程实际问题，研究了一种基于数字信号处理器(DigitalSignalProcessor，DSP)和复杂可编程逻辑器(ComplexProgram

2、mableLogicDevice，CPLD)的电能质量分析仪。本文介绍了电能质量的基本概念，阐述了当前电能质量分析仪的国内外研究现状。对于电能质量分析的几种主要方法进行了介绍和比较，由于快速傅里叶变换(FastFourierTransform，FFT)算法具有适用性且易于在DSP上实现，最终选择FFT作为本分析仪的基本算法。根据我国的电能质量国家标准，对各项电能质量指标的定义及分析算法进行了研究，总结了电能质量各指标的算法表达式。根据仪器要达到的技术指标，提出了总体设计方案，构建了以DSP和CPLD为核心，包括信号采集模块、A／D转换模块、DSP数据处理模块、CP

3、LD逻辑控制模块、外扩存储模块、通讯模块、键盘输入及液晶显示模块等模块的总体架构。根据总体设计思路，采用电力应用DSP开发板作为硬件测试系统，实现对数据的采样和实时处理；CPLD作为逻辑控制模块，实现了对外围电路的灵活可靠控制；键盘输入及液晶显示模块，提供了友好的人机界面。在算法研究的基础上，软件部分采用C语言和汇编语言混合编写，不但使软件易于理解、可移植性强，而且提高了程序执行的效率，同时给出了详细的程序流程图。通过对仪器的测试，结果表明能够正常工作，实现了预期的设计目标。同时分析了可能存在的误差，并给出了软件校正方法。关键词：电能质量；复杂可编程逻辑器；数字信

4、号处理器；快速傅里叶变换西南交通大学硕士研究生学位论文第1I页AbstractNowadays，widerapplicationofmodernelectronictechnologycausesseriouselectronicpollutiontopowerquality，thepublicpowersupplyquantityisdeteriorating，whichisathreattothesecurityandstabilityofelectricpowersystemoperation．Asaresult，howtoimprovepowerquali

5、tySOastoensuresafeandstableoperationofelectricalequipmenthasbecomethefocusofattentionathomeandabroad．Accordancecanbeprovidedbyreal—timemonitoring，recordingandanalysistopowerquality．Throughanalysisofthecurrentdomesticandinternationaldevelopmentofpowerqualitymonitor，thispaperfocusesonak

6、indofanalysisinstrumentforpowerqualitybasedonDigitalSignalProcessor(DSP)andComplexProgrammableLogicDevice(CPLD)chips，accordingtocurrentpowersectorrequirementsandpracticalengineeringproblems．Thethesisintroducesthebasicconceptofpowerquality，andexpoundsthecurrentresearchsituationofanalys

7、isinstrumentforpowerquality．Severalmainmethodsforpowerqualityanalysisareintroducedandcompared．TheauthorchoosesFFTasthebasicalgorithmbecauseofitsapplicabilityandeasinesstoberealizedonDSP，whencomparedwithothermainmethods．Accordingtothetechnicalindicatorsthattheinstrumentshouldachieve，th

8、econc