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基于OMAPL138的电能质量监测系统的研究与设计

作　者: 李心阳
导　师: 唐厚君；高巍
学　校: 上海交通大学
专　业: 电气工程
关键词: 电能质量 ARM DSP 双核架构
分类号: TM76
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着科学技术及工业的发展,许多自动化程度很高的用户对电能质量越来越敏感。任何电能质量问题都将导致产品质量的下降,甚至于工程作业的停顿,给用户造成不可估量的损失。电能质量的提高,可降低网损、提高设备使用寿命、减少电力生产事故。电能质量直接关系到国民经济的总体效益,因此对电能质量进行深入研究有着非常重要的意义。电能质量污染的治理离不开电能质量的监测。因此,准确完整地对电能质量进行监测是电能质量管理的必要手段之一。相对于国外而言,我国对电能质量监测装置的研发比较落后。国内大多数厂家采用的是单片机或者工控机结构,这些仪器与国外先进技术相比,唯一的优势就是价格低廉,但在实际应用中存在着很多问题。因此,本文使用当前德州仪器(TI)公司最新推出的ARM+DSP 双核架构芯片OMAPL138设计了一种新型的电能质量监测系统,该系统不仅可以依靠DSP强大的高速运算能力实现在线监测的功能,同时还能利用ARM及Linux操作系统方便地开发人机交互界面。该方案集成度高、成本低,具备高性价比及市场竞争能力,非常适合于实际工业产品的开发。论文最后对完成的样机进行了测试,结果表明:本论文所研发的电能质量监测装置的硬、软件设计合理,数据采集可靠,算法正确,实测结果验证了方案的可行性和可靠性。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-20
  1.1 电能质量概述  10-11
    1.1.1 引言  10
    1.1.2 电能质量的定义  10-11
  1.2 电能质量的研究背景和意义  11-12
  1.3 电能质量问题的国内外研究现状  12-13
  1.4 电能质量监测系统的国内外研究现状  13-15
  1.5 电能质量的分析方法  15-17
    1.5.1 时域仿真法  15-16
    1.5.2 频域分析法  16-17
    1.5.3 傅里叶变换法  17
    1.5.4 短时傅里叶变换法  17
    1.5.5 小波变换法  17
  1.6 目前存在的问题  17-18
  1.7 本文所做的研究工作  18-19
  1.8 本章小结  19-20
第二章电能质量指标及其测量计算方法  20-29
  2.1 基本交流电参数的测量  20-22
    2.1.1 电压、电流有效值的测量  20-21
    2.1.2 功率以及功率因素的测量  21
    2.1.3 频率的测量  21-22
  2.2 供电电压允许偏差  22
  2.3 电力系统频率允许偏差  22-23
  2.4 公共电网谐波  23-26
  2.5 电压波动和闪变  26-27
  2.6 三相电压允许不平衡度  27-28
  2.7 本章小结  28-29
第三章系统方案设计  29-34
  3.1 方案比较与选择  29-31
  3.2 方案的整体架构  31-32
  3.3 主处理器的选择  32
  3.4 操作系统的选择  32-33
  3.5 本章小结  33-34
第四章硬件设计  34-49
  4.1 系统框图  34-35
  4.2 主处理器模块  35-38
  4.3 数据存储模块  38-39
  4.4 信号采集模块  39-41
  4.5 液晶显示模块  41-42
  4.6 通讯接口模块  42-44
  4.7 电源管理模块  44-46
  4.8 Layout 的一些经验  46-48
  4.9 本章小结  48-49
第五章软件设计  49-64
  5.1 软件框图  49
  5.2 嵌入式软件开发环境的搭建  49-57
    5.2.1 设置超级终端  49-50
    5.2.2 安装VirtualBox  50
    5.2.3 安装Linux 环境  50-51
    5.2.4 安装OMAPL138 开发套件  51
    5.2.5 浏览软件开发环境  51-52
    5.2.6 设置IP 地址  52
    5.2.7 设置NFS 文件系统  52-53
    5.2.8 OMAPL138 板卡启动  53
    5.2.9 烧写UBL & u-boot  53-55
    5.2.10 编译、下载、测试内核  55-56
    5.2.11 制作RAMDISK 文件系统  56-57
  5.3 双核协同工作的实现  57-61
  5.4 电能质量算法的移植  61-63
  5.5 本章小结  63-64
第六章系统测试  64-69
  6.1 硬件实物图  64-66
  6.2 实验环境与实验设备  66
  6.3 实验结果  66-68
  6.4 本章小结  68-69
第七章全文总结、展望  69-71
参考文献  71-73
附录  73-76
致谢  76-77
攻读硕士学位期间发表或录用的论文  77-79

基于OMAPL138的电能质量监测系统的研究与设计

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