基于dsp電力諧波測(cè)量裝置的設(shè)計(jì)

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1、目錄摘要IAbstractII1緒論11.1課題研究的背景11.2國內(nèi)外研究發(fā)展動(dòng)態(tài)31.3課題研究的意義42電力諧波的檢測(cè)原理及分析22.1諧波檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能22.2電力系統(tǒng)諧波測(cè)量22.2.1電力系統(tǒng)諧波產(chǎn)生的原因22.2.2電力系統(tǒng)諧波測(cè)量方法簡述22.2.3FFT算法的特點(diǎn)92.3諧波檢測(cè)中存在的問題102.3.1信號(hào)混疊102.3.2頻譜泄漏與柵欄效應(yīng)102.3.3諧波測(cè)量頻譜泄漏原因及解決方案122.4電網(wǎng)電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)122.4.1電能質(zhì)量電力系統(tǒng)頻率允許偏差132.4.2電能質(zhì)量供電電壓允許偏差132.4.3電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波13

2、3電力諧波檢測(cè)裝置的硬件設(shè)計(jì)73.1系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)73.2DSP芯片的結(jié)構(gòu)與選擇163.2.1DSP芯片的基本結(jié)構(gòu)163.2.2DSP芯片的結(jié)構(gòu)及評(píng)價(jià)指標(biāo)163.2.3DSP芯片的選擇17ii3.2.4TMS320LF2407DSP簡介173.3A/D轉(zhuǎn)換電路183.4存儲(chǔ)器擴(kuò)展及復(fù)位電路223.4.1存儲(chǔ)器擴(kuò)展223.4.2復(fù)位電路233.5鎖相環(huán)電路243.6與PCF8583的接口電路253.7按鍵輸入和液晶顯示電路263.7.1按鍵輸入電路263.7.2液晶顯示電路273.8串行接口電路284硬件系統(tǒng)調(diào)試165結(jié)論16參考文獻(xiàn)16致謝16畢業(yè)設(shè)計(jì)（

3、論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明16畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明16附錄17ii1緒論1緒論本章首先介紹當(dāng)前電力質(zhì)量的主要危害諧波危害，引出電力系統(tǒng)測(cè)量的重要性，其次介紹國內(nèi)外在此方面的研究發(fā)展?fàn)顩r以及國內(nèi)現(xiàn)有儀器由于采用單片機(jī)而存在的不足和缺陷，同時(shí)介紹了數(shù)字信號(hào)處理的發(fā)展，特別是近些年DSP處理器的普及更為電力系統(tǒng)智能采集注入了新活力，最后介紹了本課題的研究意義。1.1課題研究的背景隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，電力電子裝置帶來的諧波問題對(duì)電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行構(gòu)成潛在威脅，給周圍電氣環(huán)境帶來了極大影響，諧波被認(rèn)為是電網(wǎng)的一大公害，同時(shí)也阻礙了電力電子技術(shù)的發(fā)展因此

4、，對(duì)電力系統(tǒng)諧波問題的研究已被人們逐漸重視。電力電子裝置等非線性負(fù)載所產(chǎn)生的諧波會(huì)引起負(fù)載和輸電設(shè)備的過載、失控和增加損耗，甚至嚴(yán)重危害電網(wǎng)和用電設(shè)備的安全。隨著電力電子技術(shù)在家庭、工業(yè)、交通、國防日益廣泛的應(yīng)用，電力電子裝置本身功率容量和功率密度的不斷增大，電網(wǎng)遭受諧波污染也日益嚴(yán)重。諧波危害可以歸結(jié)為:(l)對(duì)旋轉(zhuǎn)電機(jī)(發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī))產(chǎn)生附加功率損耗和發(fā)熱，并引起振動(dòng)。(2)對(duì)無功補(bǔ)償電容器組引起諧振或諧波電流的放大，從而導(dǎo)致電容器因過負(fù)荷或過電壓而損壞，對(duì)電力電纜也會(huì)造成電纜的過負(fù)荷或過電壓擊穿。(3)增加變壓器和電網(wǎng)的損耗，當(dāng)發(fā)生諧振現(xiàn)象時(shí)，損

5、耗可達(dá)到相當(dāng)大的程度。(4)對(duì)繼電保護(hù)、自動(dòng)控制裝置和計(jì)算機(jī)產(chǎn)生干擾和造成誤動(dòng)作。尤其是一些衰減時(shí)間較長的暫態(tài)過程，如變壓器合閘涌流中的諧波分量，由于其幅值和含量都很大，更容易引起繼電保護(hù)的誤動(dòng)作。(5)造成電能計(jì)量的誤差。一方面是增加電度表本身的誤差，另一方面是諧波源負(fù)荷從系統(tǒng)中吸收基波功率而向系統(tǒng)送出諧波功率，這樣受害的用戶既從系統(tǒng)中吸收基波功率，又從諧波源吸收無用的諧波功率，其后果是諧波源負(fù)荷用戶少付電費(fèi)，而受害的用戶多付電費(fèi)。(6)諧波電流在高壓架空線路上的流動(dòng)除增加線損外，還將對(duì)相鄰?fù)ㄓ嵕€路產(chǎn)生干擾影響。電網(wǎng)諧波已成為許多電子設(shè)備與系統(tǒng)現(xiàn)場可靠

6、運(yùn)行的主要障礙之一，諧波污染的問題還嚴(yán)重阻礙了諸如變頻調(diào)速等大批高效、節(jié)能電力電子技術(shù)的推廣應(yīng)用。因此，國內(nèi)外都在加緊研究諧波污染的治理方法。近些年，我國也開發(fā)了一些電力測(cè)量裝置和電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置，但在功能上、實(shí)用化方面還不夠理想，還1存在許多問題:1)處理功能較差、可擴(kuò)展存儲(chǔ)空間較小、運(yùn)算速度較饅，難以運(yùn)用精確嚴(yán)格的算法進(jìn)行大量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理，不滿足電力監(jiān)測(cè)高實(shí)時(shí)性的要求；2)電力系統(tǒng)中最常用微處理器包括51系列和96系列等控制型器件，但隨著電力系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性、數(shù)據(jù)量和計(jì)算要求的不斷提高，這些器件在計(jì)算能力方面已不能很好地適應(yīng)電力系統(tǒng)的要求，致使電力系統(tǒng)

7、的高精度測(cè)量、實(shí)時(shí)監(jiān)控和先進(jìn)算法的運(yùn)用受到了限制；3)有的產(chǎn)品雖然直接引進(jìn)了國外的技術(shù)模塊，功能較強(qiáng)，可是價(jià)格較高，且不完全適合我國市場;4)有的產(chǎn)品無通訊和控制輸出功能，不滿足電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化的發(fā)展方向;5)人機(jī)交互性不好。在過去的幾十年里，單片機(jī)的廣泛使用實(shí)現(xiàn)了簡單的智能控制功能，但是隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、信號(hào)處理理論與方法的迅速發(fā)展，需要處理的數(shù)據(jù)量越來越大，對(duì)電測(cè)儀表的實(shí)時(shí)性和精度的要求也越來越高，而電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置不同于一般的電力基本參數(shù)測(cè)量儀器，要進(jìn)行電能質(zhì)量指標(biāo)的計(jì)算、分析和監(jiān)視，并且要運(yùn)用復(fù)雜的數(shù)學(xué)算法，如果采用比較先進(jìn)的單片機(jī)In

8、tel8OC196進(jìn)行基本的32點(diǎn)FFT運(yùn)算，在1ZM主頻下采用快速算法仍然需要