论文摘要
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。