基于DSP的电力谐波测量装置的研究 二

基于DSP的电力系统谐波测量的研究

【摘要】：本文首先介绍了国内外电力系统谐波测量装置的现状，分析了数字信号处理芯片在电力系统中的应用情况。然后，介绍了谐波的基本概念、衡量指标和数学分析方法。最后针对电力部门和实际应用的需要，提出了以 Intel 80C196KC作为主控制器，数字信号处理芯片TMS320C32作为从CPU的主从式硬件系统设计构想。

论文完成了基本的硬件电路设计和软件算法设计。硬件设计方面，根据电力系统中数据采集和处理的实际特点，设计了信号的多通道采样保持和时分转换电路，实现了多路信号的同步采样和快速转换。主从CPU之间采用双端口 RAM进行数据交换，充分发挥了微控制器的控制功能和 DSP芯片的数宇信号处理优势。软件算法方面，系统采用传统的快速傅立叶变换（FFT），对采集的电压和电流信号进行频谱分析。论文中还详细分析了信号的采样问题，以及信号的数字滤波问题。初步设计了对采集数据进行计算和处理的相关软件算法，实现了对谐波的测量功能。

【关键词】：DSP（数字信号处理器），谐波，数字滤波

目   录

摘  要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第1章 绪 论 1

1.1 问题的提出 1

1.2 国内外的发展概况 2

1.2.1国外的发展概况 2

1.2.2国内的发展概况 3

1.3 DSP技术的发展 4

1.4 课题的研究任务 6

第2章  电力系统谐波测量原理 7

2.1 概述 7

2.2 电力系统谐波的基本原理 7

2.3电力系统谐波分析与测量 11

2.3.1畸变波形的分析 11

2.3.2电流、电压 谐波分量的测量 17

2.3.3功率及其谐波分量的测量 19

2.4 FIR滤波器的设计 21

第3章  系统的总体设计 24

3.1 数据信号处理器的应用 24

3.1.1DSP芯片的发展 24

3.1.2DSP芯片的分类 25

3.1.3DSP芯片的基本结构 26

3.1.4DSP芯片的选择 28

3.1.5DSP芯片的应用 30

3.1.6本装置的DSP芯片选择 31

3.2 DSP系统的总体设计 34

3.3 DSP系统的硬件设计 36

3.3.1DSP系统的硬件设计总方案 36

3.3.2MPU的选择 38

3.3.3MPU与 DSP的数据通信方式 38

3.3.4前置通道的抗混叠低通滤波电路设计 39

3.3.5数据采集电路 40

3.3.6数据存储器的选择 43

3.4 DSP系统的软体设计 43

3.4.1系统的软体总体设计 43

3.4.2DSP系统的各单元的设计 44

第4章  系统实验结果及误差分析 50

4.1实验结果 50

4.1.1实验方案 50

4.1.2实验结果 50

4.2系统误差分析 52

4.2.1系统的理论设计精度 52

4.2.2实验结果分析 53

第5章  结论与展望 54

5.2 结论 54

5.2 展望 54

参考文献 56

致  谢 57

附  录 58