基于DSP的任意次谐波发生器的设计

论文摘要

随着节能技术和自动化技术的推广,电力电子装置如变流设备、变频设备等,容量日益扩大,数量日益增多,使电网中的高次谐波愈来愈严重。谐波对电力系统安全、稳定、经济运行构成潜在威胁,给电气环境带来了极大影响,因此,谐波已被认为是电网的一大公害,研究和改善电能质量的新技术已经成为近年来电力系统研究的热点。而检验谐波控制设备的性能,或者测试负载设备在受到扰动时的工作情况等,需要用一些专门的谐波发生器来产生所需的谐波。目前产生谐波主要有YIG调谐法,直接数字合成法和利用软件查表法等方法。本文对目前这几种典型的谐波产生方法作了深入的研究和分析,并在此研究的基础上,根据系统的速度和精度要求,设计了基于TMS320F2812的谐波信号发生系统。该发生器用DSP作控制器,并通过SRAM与DSP进行通讯,实现快速的数据交换,主电路用电子器件实现,通过键盘可方便地控制谐波信号的性质和输出多种谐波信号。本文设计了基本的硬件控制电路和信号调理电路,编制了系统控制软件,并对系统的软硬件进行联合调试,实现装置的基本功能。在此基础上用MATLAB对谐波信号进行了仿真,与系统的实验输出波形进行比较和分析。对系统中可能产生误差的部分进行了总结和阐述。该系统经计算机仿真证明运行效果良好。而通过对谐波发生系统的分析,对保证今后电力系统谐波的检测与研究,具有十分重要技术意义和经济价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 谐波发生器的历史和发展现状
• 1.2.1 谐波的性质
• 1.2.2 正弦波形畸变
• 1.2.3 畸变波形的基本分析方法
• 1.2.4 谐波发生器的历史
• 1.2.5 谐波发生器的发展现状
• 1.3 课题的研究意义
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第2章 系统总体方案的设计
• 2.1 几种谐波产生方法的比较
• 2.1.1 YIG调谐谐波发生器
• 2.1.2 直接数字合成（Direct Digital Synthesis，DDS）技术
• 2.1.3 利用软件查表法计算正弦值
• 2.2 系统总体设计方案
• 2.2.1 设计思想
• 2.2.2 系统总结构
• 2.2.3 DSP处理器的选型
• 2.2.4 存储器
• 2.2.5 数模转换器
• 2.2.6 信号调理电路
• 2.3 本章小结
• 第3章 硬件电路的设计
• 3.1 DSP主控芯片及其外围电路的设计
• 3.1.1 DSP引脚配置
• 3.1.2 DSP电源模块
• 3.1.3 外部扩展存储器模块
• 3.1.4 时钟模块
• 3.1.5 复位模块
• 3.1.6 JTAG调试接口
• 3.1.7 SCI串行通讯接口
• 3.2 键盘显示接口
• 3.2.1 键盘接口
• 3.2.2 显示器接口
• 3.3 数模转换电路
• 3.4 信号调理电路
• 3.4.1 低通滤波电路
• 3.4.2 功率放大电路
• 3.5 PCB电路板设计
• 3.6 本章小节
• 第4章 系统软件的设计
• 4.1 CCS集成开发环境简介
• 4.2 系统程序的设计
• 4.2.1 系统总程序设计
• 4.2.2 谐波发生程序设计
• 4.2.3 键盘模块的设计
• 4.2.4 液晶显示模块
• 4.3 系统的初始化
• 4.3.1 F2812 时钟模块的初始化
• 4.3.2 F2812I/O 口的初始化
• 4.3.3 定时器的初始化
• 4.3.4 SRAM、中断以及数模转换器的初始化
• 4.4 系统的上电引导设定
• 4.5 本章小结
• 第5章 试验结果及误差分析
• 5.1 试验结果
• 5.2 误差分析
• 5.2.1 误差来源
• 5.2.2 误差分析和解决办法
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢