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基于DSP的电能质量在线监测装置设计

发布时间:2019-05-08 00:31
【摘要】:电力系统的迅猛发展和电力电子技术的广泛应用使得电能污染日益严重。电能质量问题已经成为电力部门及用户越来越关注的热点。而只有通过有效的监测和分析,才能发现电能质量问题的所在,并提出解决问题的方案,提高系统的电能质量。首先,本文介绍了电能质量监测装置的研究背景、意义和研究现状,给出了装置在功能和性能方面的具体要求。简单介绍了电能质量的影响指标,给出了相应国家标准规定的限值要求,并对频率偏差、电压偏差和三相不平衡的检测算法作了简要的说明;重点介绍了电压波动与闪变的检测原理,经MATLAB验证了IEC闪变仪的可行性;针对谐波与间谐波互相干扰的问题,本文提出了一种基于梳状滤波器和IEC法的组合方法,在实现谐波间谐波的有效分离之后,分别计算出其参数,并经DSP验证,该组合方法确实能够提高两者的检测精度;电压暂降的检测需兼顾精确性和实时性,在对比多种算法之后,本文采用了半周波刷新方均根值法,并经MATLAB验证了该算法的合理性。其次,对电能质量在线监测装置的整体系统框图做了详细分析,设计了一种以DSP为数据处理核心和以ARM为人机交互核心的双CPU模式的电能质量在线监测装置,并对主要芯片的选型及其特点进行了简要说明。在硬件方面,按照模块化设计的思路,对装置的数据采样模块、数据处理模块和人机交互管理模块分别进行了设计,并给出了具体的硬件设计电路。软件方面,介绍了DSP子系统和ARM子系统的软件总体设计,给出了各功能模块的软件开发流程,并在CCS3.3的开发平台上,进行了系统开发工作。最后,通过标准源产生的电压、电流、谐波间谐波等各类信号,对该装置做了误差分析,验证了该装置具有良好的检测精度,满足性能和功能方面的要求,且运行稳定。
[Abstract]:With the rapid development of power system and the wide application of power electronics technology, the pollution of electric energy is becoming more and more serious. The problem of power quality has become the focus of more and more attention of power departments and users. Only through effective monitoring and analysis, the problem of power quality can be found, and the solution to the problem can be put forward to improve the power quality of the system. First of all, this paper introduces the research background, significance and research status of the power quality monitoring device, and gives the specific requirements in function and performance of the device. In this paper, the influence index of power quality is briefly introduced, the limit requirements of the corresponding national standards are given, and the detection algorithms of frequency deviation, voltage deviation and three-phase imbalance are briefly explained. The detection principle of voltage fluctuation and flicker is introduced emphatically, and the feasibility of IEC flicker is verified by MATLAB. In order to solve the problem of mutual interference between harmonics and interharmonics, a combination method based on comb filter and IEC method is proposed in this paper. After the effective separation of inter-harmonic harmonics, the parameters are calculated and verified by DSP. The combination method can improve the detection accuracy of the two methods. In the detection of voltage sags, both accuracy and real-time need to be taken into account. After comparing various algorithms, a half-cycle brush root-mean-square method is adopted in this paper, and the rationality of the algorithm is verified by MATLAB. Secondly, the whole system block diagram of the on-line monitoring device for power quality is analyzed in detail, and a kind of on-line monitoring device for power quality based on DSP as data processing core and ARM as the core of human-computer interaction is designed. The selection and characteristics of the main chips are briefly described. In the aspect of hardware, according to the idea of modularization design, the data sampling module, data processing module and man-machine interaction management module of the device are designed, and the specific hardware design circuit is given. In the aspect of software, the software design of DSP subsystem and ARM subsystem is introduced, the software development flow of each function module is given, and the system development work is carried out on the development platform of CCS3.3. Finally, through the voltage, current, inter-harmonic harmonics and other signals generated by the standard source, the error analysis of the device is carried out, and it is verified that the device has a good detection precision, meets the requirements of performance and function, and operates stably.
【学位授予单位】:中国矿业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM930

【参考文献】

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本文编号:2471485

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