暂态电压质量检测与系统设计

论文摘要

近几年来,由于电力电子器件和非线性装置的广泛应用,使得电网中的电压和电流波形畸变越来越严重,造成了电能质量的恶化。传统的电能质量常用傅立叶变换分析方法,已不适合处理非平稳的暂态电能质量信号。因此采用新的分析方法,对暂态电能质量进行正确的检测和分析就显得十分必要。本文从电能质量含义和国内外电能质量研究现状出发,分析了目前暂态电能质量问题引起广泛关注的原因,着重对暂态电压扰动定位、电压扰动信号的分类以及检测系统设计等问题进行了深入研究。主要研究成果如下：1.提出了一种基于S变换的暂态电压扰动定位方法。该方法在提取暂态电压扰动信号的特征值的基础上,可以实现对暂态电压信号的扰动起止时间、持续时间、扰动幅值变化等特征进行定位。仿真结果表明,该方法能够准确地定位暂态电压扰动,运算简单,实时性高,从而为扰动信号的分析和进一步采取控制措施提供了依据。2.采用S变换和数字图像处理技术相结合,提出了一种对暂态电压扰动信号进行分类的方法。通过分析表明,S变换之后的电压扰动信号,可以表示为一个图像,并且每种扰动所形成的图像特征非常明显,于是使用图像匹配技术,就可以实现对扰动信号的自动分类。所得仿真结果验证了本方法对扰动信号分类的有效性。3.针对上述方法,设计了一个暂态电压质量检测和分析系统。该系统以DSP为核心,采用PC+DSP的结构。DSP负责对电压信号的处理,PC机作为系统上位机可以实现电压数据的存储、显示、查看等功能。采用FIFO芯片来连接采集速率较低的A/D芯片和运算速度很高的DSP芯片,实现高速的数据采集。实验证明,该系统完全符合设计要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 电能质量概论
• 1.2.1 电能质量问题的含义
• 1.2.2 常见的几种暂态电压质量问题
• 1.3 电能质量问题的研究现状
• 1.3.1 国外的研究现状
• 1.3.2 国内的研究现状
• 1.4 本文工作
• 第2章 暂态电能质量的研究概况
• 2.1 暂态电能质量分析
• 2.2 暂态电能质量分析的常用方法
• 2.2.1 时域仿真方法
• 2.2.2 频域分析方法
• 2.2.3 数学变换方法
• 2.3 暂态电能质量研究的主要内容
• 2.3.1 暂态电压扰动检测和定位
• 2.3.2 暂态电压扰动信号的数据压缩
• 2.3.3 暂态电压扰动信号的分类
• 2.3.4 非正弦电路的无功功率测量
• 2.4 本章小结
• 第3章 暂态电压扰动的检测分析
• 3.1 引言
• 3.2 S变换的应用
• 3.2.1 S变换的基本原理
• 3.2.2 S变换的性质
• 3.2.3 S变换的离散化处理
• 3.2.4 扰动检测的基本原理
• 3.3 基于S变换的暂态电压扰动信号检测仿真
• 3.3.1 理想正弦信号的仿真及分析
• 3.3.2 电压暂降的仿真结果及分析
• 3.3.3 电压暂升的仿真结果及分析
• 3.3.4 电压中断的仿真结果及分析
• 3.3.5 暂态脉冲信号的仿真结果及分析
• 3.3.6 高频振荡信号的仿真结果及分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于S变换的暂态电压扰动分类
• 4.1 暂态电压扰动分类概况
• 4.2 暂态电压扰动分类的理论依据
• 4.2.1 S变换在分类中的应用
• 4.2.2 数字图像缩放原理
• 4.2.3 数字图像匹配原理
• 4.3 暂态电压扰动分类方法
• 4.3.1 电压扰动的分类原理
• 4.3.2 电压扰动的分类过程
• 4.4 对扰动分类的仿真
• 4.4.1 仿真算例1及分析
• 4.4.2 仿真算例2及分析
• 4.4.3 结论
• 4.5 本章小结
• 第5章 暂态电压质量检测系统设计
• 5.1 系统总体设计
• 5.2 信号采样电路的设计
• 5.2.1 锁相环电路
• 5.2.2 电压调理电路
• 5.3 DSP与A/D的连接
• 5.3.1 系统方案设计
• 5.3.2 具体电路设计
• 5.4 DSP与PC机的连接
• 5.4.1 DSP与PC之间的连接方案
• 5.4.2 CY7C68013的内部结构
• 5.4.3 CY7C68013与TMS320C6203B之间的连接
• 5.5 电源和复位电路设计
• 5.6 系统软件设计
• 5.6.1 数据采集程序设计
• 5.6.2 USB控制器的程序设计
• 5.7 实验及分析
• 5.8 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间所取得的成果