谐波检测变送器的研制

发布时间：2017-08-17 05:04

  本文关键词：谐波检测变送器的研制

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【摘要】：随着工业的发展和科技的进步,电力系统中非线性负载所占的比重不断增加,造成电网涌入大量谐波,导致电能质量水平的下降以及各类电气装置发生故障,同时对电网的安全、优质、经济运行构成一定威胁。因此谐波问题亟待解决,而谐波检测是解决谐波问题的重要依据和前提。本文以谐波的概念、来源以及危害为研究背景,基于傅里叶变换和小波变换的基础理论分析,着重比较了几种不同的谐波检测方法,对比各自的优缺点,论述了快速傅里叶变换、小波变换和小波包变换在谐波检测中的应用。针对不同的谐波检测方法以及待测信号,使用Matlab进行仿真。仿真结果表明,采用布莱克曼哈尔斯窗的三谱线插值快速傅里叶变换算法能够有效地抑制频谱泄漏和栅栏效应所引起的误差,提高谐波检测的准确度;采用小波包变换算法对非稳态信号进行谐波检测时,更有优势。硬件电路的设计是以TMS320F28335为核心处理器,利用信号变换电路、信号调理电路、信号采集电路和通讯接口电路搭建而成;在硬件的基础上进行了软件设计,主要包括数据采集模块、数据处理模块以及通讯模块,其中数据处理模块包含有加窗插值傅里叶变换和小波包变换两种算法。实验结果表明所设计的谐波检测变送器能够实现对三相电压、电流信号的谐波检测与分析,并且通过与通讯接口连接来实现现场监控与远程监测。
【关键词】：谐波检测 加窗插值 小波包变换 变送器
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM935
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 1 绪论9-14
• 1.1 研究背景9-10
• 1.1.1 谐波的危害9-10
• 1.1.2 研究意义10
• 1.2 研究现状10-12
• 1.3 论文章节安排12-14
• 2 谐波检测方法的理论分析14-25
• 2.1 谐波分析理论基础14-15
• 2.1.1 谐波定义14
• 2.1.2 谐波标准14-15
• 2.2 傅里叶变换的基本理论15-19
• 2.2.1 离散傅里叶变换16-17
• 2.2.2 快速傅里叶变换17-19
• 2.2.3 应用傅里叶变换进行谐波检测时存在的不足19
• 2.3 小波变换的基本理论19-24
• 2.3.1 连续小波变换（CWT）20-21
• 2.3.2 离散小波变换（DWT）21
• 2.3.3 多分辨率分析21-23
• 2.3.4 使用小波变换处理信号的基本步骤23-24
• 2.4 本章小结24-25
• 3 傅里叶变换与小波变换在谐波检测中的应用25-43
• 3.1 快速傅里叶变换在谐波检测中的应用25-31
• 3.1.1 FFT加窗算法25-26
• 3.1.2 窗函数的选择26-28
• 3.1.3 三谱线插值算法28-29
• 3.1.4 仿真验证29-31
• 3.2 小波包变换在谐波检测中的应用31-42
• 3.2.1 基于小波包变换的谐波检测算法31-33
• 3.2.2 小波函数的选择33-34
• 3.2.3 仿真验证34-42
• 3.3 本章小结42-43
• 4 谐波检测变送器的硬件设计43-51
• 4.1 谐波检测变送器的功能要求43
• 4.2 系统硬件的总体设计43-44
• 4.3 信号变换电路44-45
• 4.4 信号调理电路45-46
• 4.5 信号采集电路46-47
• 4.6 DSP处理器47-48
• 4.7 通讯接口48-49
• 4.7.1 RS232接口48
• 4.7.2 RS485接口48-49
• 4.8 显示电路49
• 4.9 本章小结49-51
• 5 谐波检测变送器的软件设计51-57
• 5.1 系统软件的总体设计51-52
• 5.2 主程序模块52
• 5.3 数据采集模块52-53
• 5.4 数据处理模块53-55
• 5.4.1 FFT算法模块的程序设计54
• 5.4.2 小波包变换算法模块的程序设计54-55
• 5.5 数据通讯模块55-56
• 5.6 本章小结56-57
• 6 谐波检测变送器的实验与分析57-63
• 6.1 软件开发工具57-58
• 6.2 实验验证58-59
• 6.3 人机交互界面的显示结果59-62
• 6.4 本章小结62-63
• 7 总结与展望63-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-69
• 附录Ⅰ69-70
• 附录Ⅱ70

【参考文献】

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本文编号：687199