基于DSP的电力谐波检测系统的研究与设计

论文摘要

近年来，由于各种电力电子器件等非线性设备的广泛应用，使得谐波对电网的影响和危害日益严重，造成电能质量的严重恶化。若不加以控制，会严重影响整个电网安全、经济的运行。因此实时、准确的检测电网中谐波含量，确切掌握电网中谐波的实际情况，对于防止谐波的危害，保障电网安全具有重要的现实意义。本文首先概括介绍了谐波分析算法的理论依据。其中，采用快速傅立叶变换进行电力系统谐波检测时很难做到同步采样和整周期截断，由此造成的频谱泄漏将影响谐波检测结果，从而引入了加窗插值FFT算法，本文对该算法进行了较为深入的分析和推导，并采用Matlab对其进行了仿真分析，验证了该算法的正确性与易实现性。然后，应用TMS320LF2407A数字信号处理芯片为硬件核心，详细设计了电力谐波检测系统的硬件电路，包括信号采集部分、A／D转换部分、液晶显示部分和数据通信部分等。最后，本文完成了系统的主要软件设计，给出了相应模块的程序流程。本系统谐波检测软件己经进行初步调试，结果表明，本文理论分析正确，算法的精度和实时性都能很好的满足谐波检测的实际要求，硬件设计实现简单，具有一定的实用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景
• 1.2 课题研究的意义
• 1.3 课题研究的现状及发展趋势
• 1.4 本文的结构及内容安排
• 第二章 谐波检测算法分析与仿真
• 2.1 谐波分析算法理论依据
• 2.1.1 离散傅立叶变换（DFT）
• 2.1.2 快速傅立叶变换（FFT）
• 2.1.3 FFT算法的特点
• 2.1.4 FFT算法与DFT算法运算的比较
• 2.1.5 电力系统电压（或电流）傅立叶分析
• 2.1.6 连续信号的傅立叶级数的谐波分析
• 2.1.7 基于Matlab函数中FFT的谐波分析
• 2.2 谐波检测中存在的问题
• 2.2.1 信号混叠
• 2.2.2 频谱泄漏与栅栏效应
• 2.3 数字滤波器的设计
• 2.3.1 数字滤波器的类型选择
• 2.3.2 FIR的原理结构
• 2.3.3 FIR的设计方法
• 2.3.4 FIR的Matlab仿真
• 2.4 基于加窗插值的高精度FFT谐波分析
• 2.4.1 窗函数设计
• 2.4.2 插值FFT算法
• 2.5 仿真模型的构建
• 2.6 仿真分析
• 第三章 系统硬件设计
• 3.1 DSP芯片的结构与选择
• 3.1.1 DSP芯片的基本结构
• 3.1.2 DSP芯片的选择
• 3.2 DSP最小系统设计
• 3.2.1 存储器扩展
• 3.2.2 复位电路
• 3.2.3 时钟电路
• 3.2.4 电源电路
• 3.2.5 JTAG接口电路
• 3.3 互感器及信号调理电路
• 3.3.1 电压互感器及信号调理电路
• 3.3.2 电流互感器
• 3.4 A/D转换电路
• 3.5 RS232接口电路
• 3.6 液晶显示电路
• 第四章 系统软件设计
• 4.1 数据采集模块
• 4.2 滤波模块
• 4.3 加窗插值 FFT算法
• 4.4 数据通信模块
• 第五章 总结
• 5.1 本人所完成的工作
• 5.2 本课题的创新
• 5.3 后续工作展望
• 参考文献
• 致谢