基于TMS320C5509的电能质量监测系统的研究与设计

论文摘要

电能作为广泛使用的能源,其应用程度是一个国家发展水平和综合国力的主要标志之一。针对电能质量日益恶化而用电设备对电能质量的要求相对提高这一现状,建立完善的电能质量监测系统,设计高精度的电能质量分析装置,对整个电力系统的电能质量管理和改善都具有十分重要的意义。本文通过对目前国内外电能质量的调查与研究,依据国家标准和对电能质量监测方案的深入分析,完成了一种基于DSP的在线电能质量监测系统的设计,主要工作包括电能质量监测系统的硬件系统的设计与调试、软件系统的开发与实现。首先,通过对目前电能质量监测现状和监测理论的探讨和分析,指出了在线监测的优越性。并在此基础上研究了电能质量各项参数的检测原理及其算法实现。其次,根据监测系统的设计要求,研究了电能质量监测系统设计的具体方案。将整个系统分为前端模拟电路和数字信号处理两个部分,设计实现了前端模拟部分的互感器电路模块、偏置电路模块、同步采样信号设计模块和A/D转化电路模块四大模块。数字信号处理部分分为DSP电路模块、存储和通信模块两大模块。本文详细阐述了系统各模块电路的组成原理和实现方法,给出了各个模块具体设计的原理图。最后,阐述了软件的总体设计思想,结合硬件电路,进行了软件模块的设计。详细论述了主程序模块、数据处理程序模块(包含电能质量算法中的电压谐波、三相不平衡度、功率和电压闪变的设计)、中断服务程序模块和人机界面模块的设计实现方法,并给出了软件设计的具体流程图。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景及研究目的
• 1.1.1 电能质量污染的危害
• 1.1.2 电能质量监测的目的
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势
• 1.3 本文主要研究内容
• 第2章 电能质量参数检测原理
• 2.1 电能质量的理论基础
• 2.1.1 电能质量的定义
• 2.1.2 电能质量相关国家标准
• 2.2 电能质量各项参数检测原理及算法
• 2.2.1 电压、电流有效值的检测
• 2.2.2 功率的检测
• 2.2.3 频率的检测
• 2.2.4 三相不平衡度的检测
• 2.2.5 电压波动与闪变的检测
• 2.2.6 电网谐波的检测
• 第3章 电能质量监测系统的硬件设计
• 3.1 设计要求与总体方案设计
• 3.1.1 设计要求与需求分析
• 3.1.2 硬件总体设计方案
• 3.2 模拟前端电路设计
• 3.2.1 互感器电路设计
• 3.2.2 偏置电路设计
• 3.2.3 同步采样信号电路设计
• 3.2.4 A/D转化电路设计
• 3.3 数字信号处理模块
• 3.3.1 DSP电路设计
• 3.3.2 存储、通信模块设计
• 第4章 电能质量监测系统的软件设计
• 4.1 DSP软件开发环境
• 4.2 主程序设计
• 4.3 数据处理程序设计
• 4.3.1 数据处理主程序设计
• 4.3.2 FFT计算及谐波分析
• 4.3.3 三相不平衡度子程序设计
• 4.3.4 IEC闪变子程序设计
• 4.4 中断服务程序设计
• 4.5 人机界面程序设计
• 总结与展望
• 参考文献
• 附录A 攻读学位期间发表的论文
• 附录B 部分程序代码
• 附录C 部分原理图
• 附录D A/D与DSP连接图
• 附录E 电能质量监测仪实物图
• 致谢