基于OMAPL138的电能质量监测系统的研究与设计

论文摘要

随着科学技术及工业的发展,许多自动化程度很高的用户对电能质量越来越敏感。任何电能质量问题都将导致产品质量的下降,甚至于工程作业的停顿,给用户造成不可估量的损失。电能质量的提高,可降低网损、提高设备使用寿命、减少电力生产事故。电能质量直接关系到国民经济的总体效益,因此对电能质量进行深入研究有着非常重要的意义。电能质量污染的治理离不开电能质量的监测。因此,准确完整地对电能质量进行监测是电能质量管理的必要手段之一。相对于国外而言,我国对电能质量监测装置的研发比较落后。国内大多数厂家采用的是单片机或者工控机结构,这些仪器与国外先进技术相比,唯一的优势就是价格低廉,但在实际应用中存在着很多问题。因此,本文使用当前德州仪器（TI）公司最新推出的ARM+DSP双核架构芯片OMAPL138设计了一种新型的电能质量监测系统,该系统不仅可以依靠DSP强大的高速运算能力实现在线监测的功能,同时还能利用ARM及Linux操作系统方便地开发人机交互界面。该方案集成度高、成本低,具备高性价比及市场竞争能力,非常适合于实际工业产品的开发。论文最后对完成的样机进行了测试,结果表明:本论文所研发的电能质量监测装置的硬、软件设计合理,数据采集可靠,算法正确,实测结果验证了方案的可行性和可靠性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 电能质量概述
• 1.1.1 引言
• 1.1.2 电能质量的定义
• 1.2 电能质量的研究背景和意义
• 1.3 电能质量问题的国内外研究现状
• 1.4 电能质量监测系统的国内外研究现状
• 1.5 电能质量的分析方法
• 1.5.1 时域仿真法
• 1.5.2 频域分析法
• 1.5.3 傅里叶变换法
• 1.5.4 短时傅里叶变换法
• 1.5.5 小波变换法
• 1.6 目前存在的问题
• 1.7 本文所做的研究工作
• 1.8 本章小结
• 第二章 电能质量指标及其测量计算方法
• 2.1 基本交流电参数的测量
• 2.1.1 电压、电流有效值的测量
• 2.1.2 功率以及功率因素的测量
• 2.1.3 频率的测量
• 2.2 供电电压允许偏差
• 2.3 电力系统频率允许偏差
• 2.4 公共电网谐波
• 2.5 电压波动和闪变
• 2.6 三相电压允许不平衡度
• 2.7 本章小结
• 第三章 系统方案设计
• 3.1 方案比较与选择
• 3.2 方案的整体架构
• 3.3 主处理器的选择
• 3.4 操作系统的选择
• 3.5 本章小结
• 第四章 硬件设计
• 4.1 系统框图
• 4.2 主处理器模块
• 4.3 数据存储模块
• 4.4 信号采集模块
• 4.5 液晶显示模块
• 4.6 通讯接口模块
• 4.7 电源管理模块
• 4.8 Layout 的一些经验
• 4.9 本章小结
• 第五章 软件设计
• 5.1 软件框图
• 5.2 嵌入式软件开发环境的搭建
• 5.2.1 设置超级终端
• 5.2.2 安装VirtualBox
• 5.2.3 安装Linux 环境
• 5.2.4 安装OMAPL138 开发套件
• 5.2.5 浏览软件开发环境
• 5.2.6 设置IP 地址
• 5.2.7 设置NFS 文件系统
• 5.2.8 OMAPL138 板卡启动
• 5.2.9 烧写UBL & u-boot
• 5.2.10 编译、下载、测试内核
• 5.2.11 制作RAMDISK 文件系统
• 5.3 双核协同工作的实现
• 5.4 电能质量算法的移植
• 5.5 本章小结
• 第六章 系统测试
• 6.1 硬件实物图
• 6.2 实验环境与实验设备
• 6.3 实验结果
• 6.4 本章小结
• 第七章 全文总结、展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表或录用的论文