电力系统谐波检测方法及系统设计

发布时间：2017-09-22 17:13

  本文关键词：电力系统谐波检测方法及系统设计

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【摘要】：随着电力技术的发展,市场经济的深化,电能质量受到了研究学者和用户的关注,对电能质量进行综合评估,也成为了很多研究者热衷的研究课题。电能质量评估具有复杂性和动态性,建立合理的电能质量评估模型是对电能质量进行评估的重要前提。电能作为一种绿色的二次能源,被广泛应用于社会的生产、生活各个领域,在满足现代社会对电量的需求的前提下,电能质量问题也已经引起人们的关注,并影响着国民经济的各个方面,劣质的电能质量会对人们生产、生活造成影响和危害。因此,本文在构建了电能质量综合评估体系的基础上,对电能质量谐波检测方法进行分类和综述,并最终对电能质量进行综合评估。以嵌入式为核心的谐波检测仪已成为当前谐波检测的主流趋势,而传统的单片机为中心的谐波检测仪由于电参数测量方法精度不够高,己经越来越无法满足目前复杂的电力系统的需求,主流的DSP为核心设计的检测仪却因成本高而难推广。针对这种现状,本文设计了一款低成本、高精度、多功能的电网谐波检测仪,以三星公司ARM9微处理器的S3C2440A为核心控制芯片,分两路进行数据传输处理,一路传输瞬时数据,另一路分析处理数据,最大效率的检测出结果,最后在显示屏上根据用户需求分别显示电力谐波的各种相关参数,并通过232通讯电路实现终端通信。该系统不但能检测出实时电压、电流参数,还能计算出电力谐波的含量、含有率、总畸变率以及各种三相配置下有功、无功和视在电能等重要参数,集检测、显示、分析、报警等功能于一体的谐波检测仪,功能齐全,方便用户,性价比高,并有很大的市场前景。本文正是以此为背景,设计了一套基于ARM的电网谐波检测仪。以提高谐波检测精度为创新点,使用HHT(Hilbert-Huang Transform,希尔伯特-黄变换)算法对谐波进行检测,从硬件和软件两方面对谐波检测仪进行了详细的设计。最后,对电力系统谐波检测中需要关注的问题和研究方向进行了探讨。
【关键词】：谐波检测 ARM 希尔伯特-黄变换 MATLAB
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM935
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 1 绪论13-17
• 1.1 课题研究背景与意义13-14
• 1.2 谐波检测研究现状14-15
• 1.3 本文主要研究内容15-17
• 2 电力系统谐波17-21
• 2.1 电力系统谐波的基本概念17
• 2.2 电力系统谐波的标准和分类17-19
• 2.2.1 电力系统谐波的标准17-18
• 2.2.2 电力系统谐波的分类18-19
• 2.3 电力系统谐波的产生原因和危害19-20
• 2.3.1 电力系统谐波的产生原因19
• 2.3.2 电力系统谐波的危害19-20
• 2.4 本章小结20-21
• 3 电力系统谐波检测方法分析21-43
• 3.1 电力系统谐波模型21-23
• 3.1.1 稳态谐波模型21
• 3.1.2 稳态间谐波模型21-22
• 3.1.3 随机谐波模型22-23
• 3.2 希尔伯特-黄变换原理23-30
• 3.2.1 EMD分解的基本内容23-25
• 3.2.2 HHT中的经验模态分解25-27
• 3.2.3 HHT中的希尔伯特变换27-28
• 3.2.4 HHT的算法流程图28-29
• 3.2.5 HHT与FFT、小波变换的特点对比29-30
• 3.3 HHT检测方法的研究与改进30-41
• 3.3.1 采样频率与采样点数的选择30-33
• 3.3.2 抑制模态混叠方法的改进33-41
• 3.4 本章小结41-43
• 4 谐波检测仪的硬件设计43-57
• 4.1 谐波检测仪的硬件总体设计43-44
• 4.2 数据采集模块44-49
• 4.2.1 信号调理电路44-46
• 4.2.2 信号加法电路46
• 4.2.3 锁相环倍频电路46-48
• 4.2.4 A/D转换电路48-49
• 4.3 系统核心管理模块设计49-52
• 4.3.1 CPU的选型49-50
• 4.3.2 电源电路50
• 4.3.3 存储电路50-52
• 4.4 人机交互模块设计52-54
• 4.4.1 LCD电路设计52-53
• 4.4.2 通讯电路设计53-54
• 4.4.3 JTAG电路设计54
• 4.5 本章小结54-57
• 5 谐波检测系统的软件设计57-67
• 5.1 系统软件总体设计57-59
• 5.2 设备驱动设计59-60
• 5.2.1 LCD驱动设计59
• 5.2.2 A/D驱动设计59-60
• 5.3 系统各应用程序设计60-62
• 5.3.1 采样程序设计60-61
• 5.3.2 谐波分析与显示程序设计61-62
• 5.4 系统总体测试62-65
• 5.5 本章小结65-67
• 6 总结与展望67-69
• 6.1 总结67
• 6.2 展望67-69
• 参考文献69-73
• 致谢73-75
• 作者简介及读研期间主要科研成果75

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本文编号：902049