基于DSP的谐波电能计量装置硬件电路的设计开题报告

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1、开题报告基于DSP的谐波电能计量装置硬件电路的设计1选题的背景、意义近年来，随着国民经济的发展，电力电子技术的发展，科学技术的进步和生产过程的高度自动化，电网中各种非线性负载的使用，各种复杂精密的用电设备越来越多，对由谐波引起的电能质量敏感度也增加了。作为供电电源与用电设备间的非线性接口电路，在完成（实现）功率控制和处理的同时，所有电力电子装置都不可避免地产生非正弦波形，向电网注入谐波电流，使公共连接点的电压波形严重畸变，产生很强的电磁干扰。并且随着功率变换装置容量的不断增大、使用数量的迅速上升和控制方式的多样性等，电力电子装置潜在的负作用会日益突出。理想的公

2、用电网所提供的电压应该是单一而固定的频率以及规定的电压幅值。非线性负荷从电网中吸收非正弦电流，引起电网电压波形畸变，谐波电流和谐波电压的出现，对公用电网是一种污染，它使用电设备所处的环境恶化。电网中出现的高次谐波的含量已大大超过了国际上公认的标准。谐波的危害十分严重，主要表现为对电网安全稳定和经济运行的影响与危害和对与其有牵连的电气信号的干扰与破坏。如下：1、高次谐波能使电网的电压与电流波形发生畸变，另外相同频率的谐波电压和谐波电流要产生同次谐波的有功功率和无功功率，从而降低电网电压，增加线路损耗，浪费电网容量。2、影响供电系统的无功补偿设备，谐波注入电网时容

3、易造成变电站高压电容过电流和过负荷，在谐波场合下，电容柜无法正常投切，更严重的请况下，电容柜会将电网谐波进一步放大。3、引起继电保护和自动装置误动作，使电能计量出现混乱,危害到功率处理器自身的正常运行,影响设备的稳定性，尤其是对继电保护装置，危害特大。4、谐波的存在会造成异步电动机效率下降，噪声增大；使低压开关设备产生误动作；对工业企业自动化的正常通讯造成干扰，影响电力电子计量设备的准确性。5、谐波的存在会使电力变压器的铜损和铁损增加，直接影响变压器的使用容量和使用效率；还会造成变压器噪声增加，缩短变压器的使用寿命。电力系统中的谐波已经逐渐发展为影响电力系统安

4、全的重要因素，成为许多电子设备与系统现场可靠运行的主要障碍之一，谐波污染的问题还严重阻碍了诸如变频调速等大批高效、节能电力电子技术的推广应用，它与电磁干扰、功率因数降低并列为电力系统中的三大公害。因此，解决谐波干扰，保证优质供电已是迫在眉梢的事情了。在对电能质量有一定的认识和了解后，深入分析和研究电能质量问题，从控制全局的整体出发，对电能质量进行监督和管理，把电网的电能质量指标控制在允许的范围内，以保证供给用户合格的电能，并有效限制用户干扰源对电能质量的影响，使其不超过规定标准，这已成为是电力工业适应市场竞争和实施可持续发展必须解决的重要课题。谐波研究大体可分

5、为4个方向：◆非正弦条件下功率定义和功率理论研究；◆谐波源分析及电力系统谐波分析；◆谐波抑制和补偿装置研制；◆谐波测量与谐波标准制定。而其中最关键的是建立科学正确的电能质量实时监测系统。谐波监测是谐波研究和治理的前提条件，是保证电能质量不可缺少的一个环节。随着电力系统中发展，各种谐波源将会对电力系统安全和稳定造成越来越大影响。在绿色电能的概念提出后，谐波研究和治理的迫切性越来越大，符合电力系统要求的各种谐波监测设备将会得到大力发展。谐波检测的方法将会向着智能化、多功能实用化发展，求解方法也会从直观的函数解析过渡到精确的分析和信号处理。改善电能质量对于电网的安全

6、经济运行，保证工业产品质量和科学实验的正常进行以及降低能耗等均有重要意义。良好的电能质量无疑对电气设备的运行是有利的。电能质量的好坏直接关系到国民经济的总体效益。从治理环境污染的角度来认识。这里的环境当然是指电力系统这个环境，“绿色电力电子”的说法已经有了一定的呼声。谐波干扰就是一种污染，“无谐波”是“绿色”的主要标志之一。对电力谐波污染的抑制已成为电工科学技术界所必须解决的问题。在电力工业中，能源的节约、合理开发和有效使用表现的极为突出和具体。2相关研究的最新成果及动态从电力工业发展历史来看，电力系统波形畸变问题早在1935年就已被一些德国专家(Rissik

7、.H等)所关注，并有相应的论著发表。1945年有了谐波的经典论文(付氏分析做为谐波计算的基础)。但是其影响与推动远未与实际需求相吻合。70年代初，美国的Kimbark教授从HVDC的研究出发，理论性、权威性地分析了电力系统谐波问题。IEEE也从电力系统谐波工作组报告为始，正式将其列为专门学术问题，有组织地加以研究，并且于八十年代（86）开始每2年召开一次世界性会议并出版论文集。1993—1995年，美国电力研究院(EPRI)在全国范围内进行了大规模的电能质量普查，获得了大量电能质量数据，与此同时，国外又兴起了研究“用户特定电力”(customPower)的高潮

8、，提出利用电力电子控制器提高配电网供电