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基于Daubechies小波的嵌入式谐波检测研究

作　者: 术守喜
导　师: 亓学广
学　校: 山东科技大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 谐波 Daubechies小波仿真 ARM DSP Visual Basic
分类号: TM76
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 25次
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内容摘要

近几十年来,随着节能技术和自动化技术的推广,各种电力电子装置如变流设备、变频设备等容量日益扩大,数量日益增多,使得电网中的高次谐波愈来愈严重,由谐波引起的各种故障和事故也不断发生。目前,如何有效地抑制谐波、提高电能质量已成为电力系统的一个研究热点。谐波检测是谐波研究的主要依据,也是分析谐波问题的出发点和核心环节,对抑制谐波有着重要的指导作用,因而谐波的分析和测量成为电力系统分析和控制中的一项重要工作。本文介绍了电力系统谐波的基本概念、谐波的危害、谐波源及谐波产生机理、小波的历史和发展以及嵌入式系统的基本概念。分析和介绍了目前存在的常见小波的性质和特点,特别是db小波,并对db小波的构造过程进行了阐述。介绍了db小波在电力谐波检测中的具体应用,并进行了分析和仿真研究,选取了最适合进行谐波检测的db小波。利用FFT对于稳态谐波检测和小波分析对于暂态谐波、波动谐波以及快速变化谐波检测的各自优势,互补性很强的特点,提出了一种FFT和小波相结合的谐波测量方法:将被测信号通过二进小波变换将信号分离为高频和低频部分,高频部分经由小波进行分析得到暂态特征,而低频部分经由傅立叶分析后得到稳态各次谐波的电力参数。这种方法不但可以得到稳态的各次谐波成分,还可以同时确定暂态和突变信号。最后利用MATLAB仿真验证了该方法的正确性和可行性。在提出算法基础上,本文将32位ARM微控制器应用于谐波分析装置,并移植了嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ,充分利用了ARM芯片强大的控制能力和DSP芯片强大的运算能力,实现了对电力系统谐波进行精确实时测量以及液晶显示和通讯等功能。最后,本文还利用Visual Basic和MATLAB联合编程的方式进行了上位机监控系统的设计,最终构成了一个完整的电力谐波检测系统。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
1 绪论  11-20
  1.1 问题的背景  11-12
  1.2 电力系统谐波的基本概念  12-15
  1.3 小波的历史和应用现状  15-17
  1.4 嵌入式系统的基本概念  17-19
  1.5 本论文的研究内容  19-20
2 常见小波及Daubechies小波概述  20-33
  2.1 常见小波及理想小波的特性  20-26
  2.2 Daubechies小波简介  26-29
  2.3 Daubechies小波的构造  29-32
  2.4 本章小结  32-33
3 Daubechies小波在谐波检测中的应用及仿真分析  33-45
  3.1 小波分析在谐波检测中应用方法  33-37
  3.2 仿真工具MATLAB简介  37-38
  3.3 Daubechies小波的选取及在谐波检测中的仿真  38-42
  3.4 FFT和小波相结合的谐波分析方法及仿真  42-44
  3.5 本章小结  44-45
4 嵌入式谐波检测系统的硬件设计  45-58
  4.1 硬件系统的整体结构  45-46
  4.2 DSP和ARM的选择  46-47
  4.3 交流变换模块  47-48
  4.4 抗混叠滤波电路  48-50
  4.5 同步采样及锁相倍频电路  50-52
  4.6 A/D转换电路  52-53
  4.7 DSP外围电路设计  53-54
  4.8 DSP和ARM通信电路  54-55
  4.9 键盘和显示电路  55-56
  4.10 通信电路设计  56-57
  4.11 LPC2294外围电路设计  57
  4.12 本章小结  57-58
5 嵌入式谐波检测系统的软件设计  58-72
  5.1 谐波检测系统软件的整体设计  58-59
  5.2 嵌入式操作系统的选择及μC/OS-Ⅱ  59-60
  5.3 μC/OS-Ⅱ在LPC2294上的移植  60-66
  5.4 μC/OS-Ⅱ扩展RTOS的体系结构  66-68
  5.5 DSP软件部分的设计  68-71
  5.6 本章小结  71-72
6 监控软件的设计  72-81
  6.1 编程软件简介  72
  6.2 系统的整体设计思路  72-73
  6.3 Visual Basic与MATLAB接口  73-74
  6.4 Visual Basic串行通信设计  74-77
  6.5 人机界面设计与运行  77-80
  6.6 本章小结  80-81
7 结论和不足  81-83
致谢  83-84
攻读硕士期间主要成果  84-85
参考文献  85-87

基于Daubechies小波的嵌入式谐波检测研究

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