一种用于介质损耗测量的变频电源的研制

论文摘要

电力系统中的事故有不少是由于绝缘问题造成的,为了保证电力系统的安全运行,必须进行绝缘试验,介质损耗测量试验是一项灵敏度很高的绝缘检测试验。传统的几种介质损耗测量方法有共同的抗工频干扰差的缺点,变频测量法可以避免工频干扰。本文对变频测量系统的软硬件提出了设计方案。本课题设计了用于介质损耗测量的变频电源。包括:以数字信号处理器TMS320F2812为控制核心,实现了新型SPWM算法,anti-windup pid算法,和双闭环控制系统;以ADS8364为转换器实现的高精度A/D转换;还设计了变频器主电路、驱动电路、采样调理电路、保护电路、缓冲电路等硬件。为了实现高精度的介质损耗测量,本系统采用了高性能的电能质量分析芯片CS5463,对测量电压、电流进行傅立叶分析,从而得出介质损耗角正切tgδ。同时,本课题还以LabView为平台设计了人机接口,有良好的扩展性。实现了LabView和DSP之间的通信和DSP与测量模块CS5463之间的通信。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景和意义
• 1.2 介质损耗测量技术的发展和现状
• 1.3 变频电源及其技术
• 1.4 本课题的主要内容
• 第二章 介质损耗测量技术原理
• 2.1 介质损耗的概念
• 2.1.1 介质损耗的基本形式
• 2.1.2 介质损耗正切角tgδ
• 2.1.3 tgδ的影响因素
• 2.2 介质损耗测量方法
• 2.2.1 交流电桥测量法
• 2.2.2 过零点法求tgδ
• 2.2.3 离散傅立叶变换频谱分析法
• 2.3 本文变频测量系统
• 第三章 逆变主电路设计
• 3.1 交直交逆变环节
• 3.1.1 滤波整流环节
• 3.1.2 逆变桥拓扑
• 3.1.3 开关管的选择
• 3.1.4 MOSFET 的驱动和保护
• 3.1.5 保护电路
• 3.2 滤波器设计
• 3.3 采样电路
• 3.3.1 霍尔电压传感器
• 3.3.2 A/D 转换模块
• 3.3.3 信号调理电路
• 第四章 变频电源的控制部分
• 4.1 控制部分的构成
• 4.1.1 TMS320F2812 简介
• 4.1.2 LabView 简介
• 4.2 DSP 和LabView 之间的通讯
• 4.2.1 UART 模块的LabView 实现
• 4.2.2 UART 模块的DSP 实现
• 4.3 系统的控制算法
• 4.3.1 SPWM 调制的原理
• 4.3.2 一种新型同步方式SPWM 的实现
• 4.3.3 anti-windup PID 算法与实现
• 4.4 本文双闭环控制系统
• 第五章 介质损耗测量设计
• 5.1 CS5463 在介质损耗测量中的应用
• 5.2 CS5463 的DSP 控制
• 第六章 结果与分析
• 6.1 试验结果
• 6.2 结果分析
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文