基于DSP的電力諧波測量裝置的研究

目  錄

摘要  I
Abstract  II
第一章  緒論  1
 1.1  問題的提出  1
 1.2  國內外的發展概況  2
 1.3  DSP技術的發展 4
 1.4  課題的研究任務  5
第二章  諧波測量原理  7
 2.1  概述  7
 2.2  諧波的基本概念  7
 2.2.1 諧波的基本概念  7
 2.2.2 非正弦電路功率和功率因素  9
 2.3  諧波分析  10
 2.3.1 非正弦周期函數分解為傅立葉級數  11
 2.3.2 信號的采樣和頻譜分析  13
 2.3.3  FIR數字濾波器的設計  17
第三章  系統的硬件設計  21
 3.1  硬件電路的總體設計  21
 3.1.1 總體設計方案  21
 3.1.2 系統設計原理  22
 3.2  MPU的選擇  24
 3.3  數字信號處理器的應用  25
 3.3.1 DSP芯片的發展  25
 3.3.2 DSP芯片的分類  27
 3.3.3 DSP芯片的基本結構  27
 3.3.4 DSP芯片的選擇  30
 3.3.5 DSP芯片的應用  32
 3.4   本裝置DSP芯片的選擇  33
 3.5   MPU與DSP的數據通信方式  36
 3.6   前置通道的抗混疊低通濾波電路設計  37
 3.7   數據采集電路  39
 3.8   存儲器的選擇  41
第四章  系統的軟件設計  42
 4.1   系統軟件的總體設計  42
 4.2   DSP單元的軟件設計  42
 4.2.1 DSP系統的開發環境  42
 4.2.2  DSP單元中各功能模塊的程序流程  44
第五章  結論與展望  48
 5.1   結論  48
 5.2   展望  48
參考文獻  50
致謝  52
附錄  53

【摘要】:本文首先介紹了國內外電力系統諧波測量裝置的現狀，分析了數字信號處理芯片在電力系統中的應用情況。然后，介紹了諧波的基本概念、衡量指標和數學分析方法。最后針對電力部門和實際應用的需要，提出了以Intel80c196kc作為主控制器，數字信號處理芯片TMS320C32作為從CPU的主從式硬件系統設計構想。 論文完成了基本的硬件電路設計和軟件算法設計。 硬件設計方面，根據電力系統中數據采集和處理的實際特點，設計了信號的多通道采樣保持和時分轉換電路，實現了多路信號的同步采樣和快速轉換。主從CPU之間采用雙端口RAM進行數據交換，充分發揮了微控制器的控制功能和DSP芯片的數字信號處理優勢。 軟件算法方面，系統采用傳統的快速傅立葉變換(FFT)，對采集的電壓和電流信號進行頻譜分析。論文中還詳細分析了信號的采樣問題，以及信號的數字濾波問題。初步設計了對采集數據進行計算和處理的相關軟件算法，實現了對諧波的測量功能。 本裝置可以快速，準確的進行諧波的測量和分析。
【關鍵詞】:DSP(數字信號處理器)，諧波，同步采樣，數字濾波
 Development of a Device for Measuring Harmonic in Electric Power System Based on DSP
 
【Abstract】:By analyzing the situations of the electric harmonic monitoring equipments home and abrod,aiming at the demand of power department and the practical applications.The application of Digital Signal Processor in the electric power systems is introduced in this paper. The paper briefly analyzes concepts of  harmonic and methods of computing harmonic，and then proposes the hardware and software structure which uses industrial level microcotroller Intel 80c196kc as master CPU，TMS320C32 as the slave CPU，and can perform measurement and processing.
 The instrument used to implement techniques is an advanced data acquisition and parallel processing system aimed specifically at continuous real-time power system signal monitoring .A high speed and high precision distributed data acquisition and processing system is designed based on DSP. The synchronous data sampling of supervising system is realized by multi-channel collection retaining and A/D transformation circuit.
    The concepts of fiitering and smpling power system voltage and current signals for harmonic analysis using the fast Fourier transform( FFT) algorithm by a digital signal processor are introduced.According to the special characters of the electric power system，the algorithm of DSP is presented.
 The equipment can provide comprehensive and accurate recording data for harmonic analysis.
【Keywords】:DSP(Digital Signal Processor)，Harmonic，Synchronous sampling，Filtering