基于DSP的发电机组电力参数检测系统的设计与实现

论文摘要

电力参数检测是保证电力系统良好供电质量的必要手段,对于脱离电网独立运行的发电机组则显得更为重要。在为各种武器装备提供电源的发电机组中,由于装备对电源品质的要求极高,故需对发电机组的发电品质进行实时准确而详细的监控。基于DSP的发电机组电力参数检测系统,应用于该技术和环境要求下的现场监控。文章介绍以TMS320F2812 DSP为核心的电力参数测试仪研究和开发的若干成果。阐述产品在各个阶段中信号采样、数据分析、人机接口和通讯等模块的软硬件功能设计与实现;讨论在高精度要求和恶劣环境情况下频率、电压和电流有效值、功率以及电能等电参量的测量原理。针对同价位上的一般电力参数系统精度不高、环境适应性差、系统稳定性不好、软件稳定性差等问题,在传统的采样和计算方法上,本文提出以高精度频率采样电路为基础的AD采样电路、多电源系统和多层次保护电路等硬件系统;以分层多任务调度系统为基础的软件构架;以分段线性补偿和相移补偿的精度校准方法。以上方法已应用于产品设计、制造和调试,工程结果表明本文所设计的电力参数测试系统,对复杂的被测电力信号具有较高的测量速度和精度,具备较好的安全保护系统和良好的环境适应性,满足军用环境下发电机组的电力参数检测要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 课题的研究背景
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势
• 1.2.1 国内的研究现状
• 1.2.2 国外的研究现状
• 1.2.3 技术发展趋势
• 1.3 课题的来源及意义
• 1.3.1 课题的来源及内容
• 1.3.2 课题的意义
• 1.4 本文重点解决的问题和创新点
• 1.5 论文的研究内容
• 第二章 电力参数的测量原理和方法
• 2.1 交流信号采样算法
• 2.1.1 同步采样法
• 2.1.2 非同步采样法
• 2.1.3 准同步采样法
• 2.2 电力参数的测量
• 2.2.1 交流电压值、电流值测量
• 2.2.2 频率测量
• 2.2.3 功率及功率因数计算
• 2.3 高精度功率测量的软件补偿方法
• 2.3.1 分段线性补偿
• 2.3.2 相移校准
• 第三章 检测仪的硬件系统设计
• 3.1 总体简介
• 3.1.1 接线方法和主要功能
• 3.1.2 测量量程和精度
• 3.2 硬件系统总体框架
• 3.3 DSP芯片选型
• 3.4 电源系统设计
• 3.4.1 前端输入保护电路
• 3.4.2 前端输入开关电源
• 3.4.3 电压变换电路
• 3.4.4 模拟电源路部分
• 3.4.5 5V数字供电电路和2.5V精确模拟电压基准
• 3.4.6 DSP专用供电电路
• 3.4.7 锂电池供电电路
• 3.4.8 电源上电、掉电序列要求
• 3.5 被测电压电流取样电路
• 3.5.1 电压、电流互感器及放大电路
• 3.5.2 信号调理电路
• 3.5.3 测频电路
• 3.6 AD采样芯片及相关电路
• 3.7 时钟电路
• 3.8 OLED显示电路
• 3.8.1 液晶显示接口电路
• 3.8.2 接口时序
• 3.9 按键系统
• 3.10 外部通信
• 3.11 硬件的抗干扰设计
• 3.12 外型结构的PRO-E设计
• 3.13 总结
• 第四章 软件设计
• 4.1 软件总体流程
• 4.2 中断服务程序
• 4.3 主程序
• 4.3.1 A/D采样程序
• 4.3.2 循环队列
• 4.3.3 电力参数测量
• 4.3.4 显示程序
• 4.3.5 通讯程序
• 第五章 系统调试、测试和分析
• 5.1 系统调试
• 5.1.1 硬件调试
• 5.1.2 软件调试
• 5.2 精度试验
• 5.2.1 精度测试结果
• 5.2.2 精度误差来源分析
• 5.2.3 精度误差修正及结果比对
• 5.3 环境（含环境精度）试验
• 5.4 电磁兼容实验
• 第六章 结论和展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果