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基于DSP的电力质量测试终端设计

作　者: 杨李
导　师: 胡君萍
学　校: 武汉理工大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 电力监测 交流采样 准同步采样 快速傅立叶变换
分类号: TM933.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 136次
引　用: 1次
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内容摘要


随着我国电力事业的快速发展,电力系统对发、输、配、用电量的采集也有了更高的要求。电量采集作为电力系统实时控制、监测、调度自动化的前提环节,毫无疑问具有重要的作用。但在电量采集过程中,由于存在谐波等干扰因素,因此如何准确快速地采集电力系统中的各个模拟量一直是电力系统研究的热点。而实际使用的各种电能质量测试装置,要么性能优良但价格昂贵,一般用户承受不起,难以推广要么价格便宜但功能单一,不能全面掌握电能质量各项参数。因此,很有必要开发一种功能齐全、适于推广的电能质量测试装置。电能质量监测终端需要测量多路电压及电流信号,当电网频率变化时,必须采用同步技术才能保证采样计算的精度。本文在分析当前电力交流采样技术的基础上,对以下几个方面进行了深入的分析和研究:(1)本文对交流采样中常用的采样方式进行了详细的讨论,主要包括硬件同步采样,软件同步采样,非同步采样,准同步采样,对各种采样方式的实现方法和采样效果进行了分析和比较,并最终确定最适合于实际情况的采样方式。(2)本文对交流采样参量测量的常用算法进行了深入研究,包括定点算法,离散傅立叶算法(DFT),快速傅立叶算法(FFT)等,并对其中关键的算法进行了推导,并通过MATLAB6.5对FFT谐波分析算法进行仿真,最终选择适合本课题的算法。(3)根据电力监测终端的需求,本文基于DSP芯片TMS320F2811来进行电能测试终端硬件设计,在文中详细的用原理图、流程图、框图等表示了电源、信号采集、模数转换、通讯等模块的硬件设计。(4)本文采用DSP/BIOS作为系统的实时内核,以任务线程的形式安排各个子功能模块,并为之分配系统资源,在以DSP/BIOS作为系统核心的基础上,运用软件流程图、系统框图、示例代码对系统的软件设计进行了详细的分析和设计。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-12
  1.1 课题研究意义  9-10
  1.2 研究背景与现状  10-11
  1.3 论文的研究内容  11-12
第2章 采样方法和算法研究  12-24
  2.1 同步采样法  13-15
    2.1.1 硬件同步采样法  13-14
    2.1.2 软件同步采样法  14-15
  2.2 准同步采样法  15-16
  2.3 非同步采样法  16-17
  2.4 定点算法  17-19
  2.5 离散傅立叶算法  19-20
  2.6 快速傅立叶算法  20-21
  2.7 仿真及其结果分析  21-23
  2.8 本章小结  23-24
第3章 基于DSP的电能测试终端的硬件实现  24-36
  3.1 电能控制终端的功能需求  24
  3.2 电能控制终端的总体设计  24-25
  3.3 DSP系统构成和设计  25-30
    3.3.1 DSP芯片选型  25
    3.3.2 系统电源设计  25-28
    3.3.3 电流电压互感电路设计  28
    3.3.4 通道选择电路设计  28-29
    3.3.5 同步方波变换电路设计  29-30
  3.4 数据采集模块设计  30-31
    3.4.1 ADC芯片选择  30
    3.4.2 ADC模块设计  30-31
  3.5 DSP外部通讯接口设计  31-33
    3.5.1 串行通信接口设计  32
    3.5.2 CAN通信接口设计  32-33
  3.6 系统稳定性措施  33-35
    3.6.1 系统抗干扰设计  34
    3.6.2 电源稳定性措施  34
    3.6.3 信号传输线路设计  34-35
  3.7 本章小结  35-36
第4章 基于DSP/BIOS的电能测试终端软件实现  36-47
  4.1 软件总体设计  36-40
    4.1.1 软件总体框架  37-38
    4.1.2 系统线程规划  38-40
    4.1.3 系统线程之间的通讯  40
  4.2 软件模块设计  40-46
    4.2.1 引导装载模块  41-42
    4.2.2 数据采集模块  42-44
    4.2.3 分析运算模块  44-46
  4.3 本章小结  46-47
第5章 实验及其分析  47-49
  5.1 实验平台  47-48
  5.2 实验结果  48
  5.3 实验分析  48-49
第6章 总结和展望  49-51
  6.1 论文工作总结  49
  6.2 前景与展望  49-51
参考文献  51-53
致谢  53-54
攻读硕士期间发表的论文  54

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电气测量技术及仪器 > 电数量的测量及仪表 > 电能测量、电度表
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