基于电流平均值法的谐波检测方法研究

论文摘要

随着国民经济的发展和人们生活水平的提高,用户对电能质量的要求也越来越高,其中最为突出的是谐波问题。电力系统中谐波污染具有一定的随机性,且谐波源数量巨大、布局分散、环境复杂,这就需要长期对电网谐波进行检测。谐波检测是谐波问题的基础,也是我们处理谐波危害的根据。本论文对基于电流平均值法的ip-iq谐波检测方法进行了研究,同时以DSP—TMS320LF2407为核心,搭建出一个可以用于检测电网电流、电压、频率以及谐波参数的谐波检测实验平台。此外,本论文还对GPRS通讯方式进行了介绍,将GPRS模块ETPRO221Ai应用于电能质量数据传输,为实现远程谐波检测奠定了基础。本文所做工作如下:①本文首先介绍了常用的谐波电流检测方法及谐波检测仪器在国内外的发展状况和研究动态,并且分析比较了远程检测装置常用的几种通讯方式。②在理论上,归纳总结了基于瞬时无功功率理论的各种谐波检测改进方法。以简化ip-iq法中的滤波环节为目的,对传统的电流平均值法进行改进,提出一种基于电流平均值法的任意次谐波检测方法。利用SIMULINK仿真平台和LabVIEW实验平台,对改进的电流平均值任意次谐波电流检测法进行了仿真和实验研究,并将仿真和实验结果与采用传统电流平均值法和采用低通滤波器的ip-iq法检测谐波的结果进行了分析对比。该方法克服了传统的电流平均值滤波法只能应用于对称三相电路基波电流检测的局限。同时,与低通滤波器相比,该方法具有更快的响应速度,稳定的过渡时间。③谐波检测实验平台的硬件及软件设计上,根据DSP检测控制的需要,设计了前端采样电路以满足DSP的A/D采样要求,搭建了方波发生电路用于电压过零点捕获,同时搭建了用于与GPRS模块连接的RS232接口。根据改进的谐波检测方法,用C语言编写系统源程序,实现了电压过零点捕获,A/D数据采样,任意次谐波电流检测,GPRS模块控制及电能质量数据传输。为了便于调试系统,本文还编写了按键控制及液晶显示程序。④以单相整流电路为谐波源,用谐波检测实验平台进行实验,通过对实验数据的分析,可以验证本文中提出的基于电流平均值法的任意次谐波检测方法检测准确,原理简单且易于实现,GPRS模块数据传输可靠。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 选题背景及研究意义
• 1.2 国内外的研究现状
• 1.2.1 谐波检测方法的研究现状
• 1.2.2 谐波检测装置的发展趋势
• 1.2.3 常用电力通讯方式
• 1.3 本文的主要工作
• 2 基于瞬时无功理论的谐波检测方法研究
• 2.1 基于瞬时无功理论的谐波电流检测
• 2.2 基于瞬时无功理论的谐波检测方法的研究进展
• 2.2.1 针对锁相环及正余弦信号发生电路的改进
• 2.2.2 对滤波环节的优化
• 2.2.3 改进矢量变换环节
• 2.2.4 通过改善电路结构
• 2.3 本章小结
• 3 基于电流平均值法的任意次谐波电流检测新方法
• 3.1 基于电流平均值法的任意次谐波电流检测方法
• 3.1.1 基于电流平均值法的三相电路任意次谐波检测
• 3.1.2 基于电流平均值法的单相电路任意次谐波检测
• 3.2 仿真及实验验证
• 3.2.1 对三相电路的验证
• 3.2.2 对单相电路的验证
• 3.3 本章小结
• 4 谐波检测实验平台的实现
• 4.1 谐波检测实验平台的硬件构成
• 4.1.1 实验平台整体结构及DSP 介绍
• 4.1.2 前端采样电路的设计
• 4.1.3 捕获电路设计
• 4.1.4 GPRS 通讯模块及接口设计
• 4.2 谐波检测实验平台的软件设计
• 4.2.1 软件开发环境
• 4.2.2 系统控制主程序
• 4.2.3 捕获单元与A/D 采样程序
• 4.2.4 数据修正及电能质量参数计算
• 4.2.5 基于电流平均值的任意次谐波检测的DSP 实现
• 4.2.6 GPRS 通讯模块的控制及数据传输
• 4.2.7 按键处理及液晶显示
• 4.3 本章小结
• 5 实验结果及分析
• 5.1 调试
• 5.2 实验结果
• 5.3 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 论文所作工作及成果
• 6.2 不足及展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录