基于DSP的谐波电能计量算法研究与实现

发布时间：2017-03-18 04:03

  本文关键词：基于DSP的谐波电能计量算法研究与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：电能在国家经济发展和人民日常生活中起着重要的作用,电气化程度和管理水平的高低是衡量一个国家发展程度高低的一个重要指标。近些年来,一方面,电网环境谐波含量大幅增长,由谐波引发的各种故障不断发生,人们对电网中的谐波问题渐渐重视起来。另一方面,通过建立全球性标准和制定政府监管及激励机制,全球各个国家都在积极推行智能电网的建设加快投资建设试点项目。我国的电能计量技术也在智能电网的大背景下不断发展更新。正是由于谐波影响的日益增大,以及智能电网的全球性发展,谐波电能计量已经成为当前的热门话题。 重要的电能计量参数主要包括电压有效值、电流有效值、有功功率、视在功率、功率因数、电能量、无功功率和电网频率等,电能计量算法也即是计算这些参数所使用的方法。在充分分析了已有算法的基础上,对主要电能计量参数进行分类讨论和研究。将FFT算法应用于电能计量领域,分析已有FFT算法在电能计量应用中产生的缺陷。提出了加窗FFT谐波电能计量算法,并给出了基于加窗FFT谐波电能计量算法的基本电能计量参数计算公式。根据无功功率的计量特点和希尔伯特理论,提出了基于希尔伯特的无功功率算法。利用处理器TMS320F28335的输入捕获模块,给出了本文的频率测量方法。 利用MATLAB软件模拟包含24次谐波的输入电压、电流函数,对传统FFT和加窗FFT谐波电能计量算法进行仿真实验。设计希尔伯特数字移相滤波器,对无功功率的测试进行实验,测试其性能指标。构建谐波电能计量算法的DSP实验系统,设计A/D转换芯片ADS8364的硬件接口和驱动程序,配置CAP寄存器构建频率测量模块。利用电能质量标准装置ST9500发出指定参数的电压、电流标准谐波信号,并编写浮点型DSP芯片TMS320F28335的主程序和电能计量算法子程序,对本文算法进行实验。 仿真和实际实验结果表明,本文的谐波电能计量算法具有很高的准确度,并兼具可行性和实用性。
【关键词】：DSP 谐波 电能计量 算法
【学位授予单位】：河南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM933.4
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目录7-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 研究的背景和意义9-12
• 1.1.1 研究背景9-10
• 1.1.2 研究意义10-12
• 1.2 国内外研究现状12
• 1.3 主要内容及结构、论文组织安排12-14
• 第二章 电能参数计量算法方案研究14-23
• 2.1 电能参数的概念14-16
• 2.1.1 电能计量的主要参数及其定义14-15
• 2.1.2 无功功率的定义15-16
• 2.2 电能参数计量算法方案16-20
• 2.2.1 基本电能计量算法方案16-18
• 2.2.2 无功功率测量算法方案18-19
• 2.2.3 频率测量方案19-20
• 2.3 电能计量算法DSP实现方案20-21
• 2.4 本章小结21-23
• 第三章 谐波电能计量算法的理论分析23-41
• 3.1 基于改进FFT的谐波电能计量23-37
• 3.1.1 用于谐波电能计量的FFT算法及其不足23-29
• 3.1.2 用于谐波电能计量的FFT算法的改进措施29-35
• 3.1.3 基于改进FFT的电能计量参数的计算35-37
• 3.2 基于希尔伯特理论的无功功率算法37-40
• 3.2.1 希尔伯特无功功率计量方案37
• 3.2.2 希尔伯特无功功率测量系统设计37-40
• 3.3 基于输入捕获的频率测量方法40
• 3.4 本章小结40-41
• 第四章 谐波电能计量算法的MATLAB仿真41-51
• 4.1 基于改进FFT的电能计量算法仿真41-44
• 4.1.1 Nuttall窗函数的构建41
• 4.1.2 基于加窗FFT的电能计量算法仿真41-44
• 4.2 基于希尔伯特数字滤波器的无功功率测量算法的仿真44-50
• 4.2.1 IIR型Hibert无功测量系统仿真44-47
• 4.2.2 FIR型Hibert无功测量系统仿真47-49
• 4.2.3 两种无功功率测量算法的仿真比较49-50
• 4.3 本章小结50-51
• 第五章 谐波电能计量算法的DSP实现51-66
• 5.1 DSP电能计量实验系统方案介绍51-58
• 5.1.1 ST9500电能质量标准装置51-53
• 5.1.2 模数转换前端电路53-58
• 5.1.3 TMS320F28335简介58
• 5.2 基于DSP的基本电能计量实验58-63
• 5.2.1 FFT的DSP实现59-61
• 5.2.2 基于改进FFT的基本电能计量61-63
• 5.3 频率测量63-65
• 5.3.1 TMS320F28335输入捕获模块介绍63-64
• 5.3.2 频率测量与误差分析64-65
• 5.4 本章小结65-66
• 第六章 论文结论与展望66-68
• 6.1 本文的工作总结66
• 6.2 未来的研究工作66-68
• 参考文献68-71
• 致谢71-72
• 个人简历72

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：253877