基于DSP的抽油机电机电力参数测量仪的研究

论文摘要

抽油机是石油开采过程中的主要设备,由电动机提供动力,是一种消耗电能非常大的设备,因此对电力系统的电力参数要求越来越高。本文对电力参数测量的有关理论进行了深入的分析研究,并在理论研究的基础上研究基于DSP的抽油机电机电力参数测量仪。本文论述和分析了电力参数测量技术方面的相关理论,着重阐述了基于快速傅立叶变换FFT的谐波分析方法,解决了FFT应用中存在的频谱泄漏等问题,并对抽油机电机性能及其运行过程中产生负功率现象进行论述。本文在理论分析的基础上进行了电力参数测量仪的硬件和软件设计。系统在硬件上采用TI公司的TMS320VC5416作为核心处理器实现快速数字信号处理,引入了CPLD技术简化外围逻辑电路的设计,采用锁相环硬件同步采样技术减小测量误差,采用多通道同时采样ADC避免各通道之间的相位误差。系统在软件上遵循模块化设计原则,详细介绍了系统中的中断分配及中断对测量的影响,在CCS集成开发环境下设计中断等程序,给出了相应程序流程图。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 研究意义
• 1.2 国内外研究现状和最新动态
• 1.3 主要研究内容
• 第二章 电力参数测量原理
• 2.1 含有谐波的交流电压、电流、功率及功率因数的计算
• 2.2 电网谐波的测量
• 2.2.1 谐波的相关概念
• 2.2.2 谐波分析方法
• 2.3 基于快速傅立叶变换的谐波分析
• 2.3.1 电力参数测量的误差分析
• 2.3.2 锁相同步误差修正原理及软件仿真
• 2.4 电动机性能参数分析
• 2.4.1 等效电路
• 2.4.2 电机性能特性曲线
• 2.4.3 结论
• 2.5 负功率的研究
• 2.5.1 负功率的认识
• 2.5.2 测量过程中对负功率的处理方法
• 2.6 本章小结
• 第三章 硬件系统设计
• 3.1 电力参数测量仪硬件总体设计方案
• 3.1.1 电力参数测量仪系统功能
• 3.1.2 电力参数测量仪设计方案
• 3.2 主要器件选择
• 3.2.1 DSP 芯片的选择
• 3.2.2 FLASH
• 3.2.3 A/D 转换
• 3.2.4 异步通信接口
• 3.2.5 其它器件
• 3.3 电路设计
• 3.3.1 模拟抗混叠低通滤波电路的设计
• 3.3.2 锁相环电路设计
• 3.3.3 电源管理电路设计
• 3.3.4 仿真接口电路设计-JTAG 接口
• 3.3.5 看门狗电路设计
• 3.3.6 电压、电流测量电路设计
• 3.3.7 最小系统电路设计
• 3.3.8 系统可靠性设计及抗干扰措施
• 3.4 本章小结
• 第四章 软件程序设计
• 4.1 软件开发环境
• 4.1.1 CCS 简介
• 4.1.2 CCS 在软硬件仿真方式下运行
• 4.2 数据存取程序
• 4.2.1 TMS320VC54x DSP 内部存储器资源介绍
• 4.2.2 TMS320VC54x DSP 数据寻址方式介绍
• 4.2.3 源程序
• 4.3 定时器中断程序
• 4.3.1 通用定时器介绍及其控制方法
• 4.3.2 中断响应过程
• 4.3.3 中断程序设计
• 4.3.4 源程序流程图
• 4.4 外中断程序
• 4.4.1 中断标志寄存器（IFR）和中断屏蔽寄存器（IMR）
• 4.4.2 中断处理过程
• 4.4.3 重定位中断向量表
• 4.5 模数转换程序
• 4.5.1 模数转换工作过程
• 4.5.2 模数转换的程序控制
• 4.5.3 程序运行结果
• 4.6 自启动程序
• 4.6.1 MP/MC 方式
• 4.6.2 5416 自启动加载器（BootLoader）
• 4.6.3 自启动加载器从EPROM 的加载过程
• 4.6.4 自启动程序编制要点
• 4.6.5 创建BIN 文件
• 4.7 快速傅立叶变换（FFT）算法程序
• 4.7.1 FFT 程序流程图及程序运行结果
• 4.8 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A 最小系统电路原理图
• 附录B 中断处理子程序
• 附录C 模数转换子程序
• 附录D FFT 变换子程序
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要