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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,提出了以数字信号处理芯片TMS320LF2407和TMS320C33为核心的双DSP系统设计构想,给出一种基于FPGA的新型谐波分析的设计方案。
作为一种实时的谐波测量系统要求既能精确的测量各次谐波,又具有较高的实时性。为了满足上述要求,论文在对各种谐波分析方法进行分析、比较后提出了适合于本系统的谐波分析方法:基于傅立叶变换的谐波分析方法。接着,论文对影响谐波分析精确度的各种因素以及提高精确度的方法进行了分析。为了更好的满足实时性和精确性两方面的要求,本文采用了一种自适应调整采样率的谐波分析法。采用此算法可实时跟踪电网频率波动,极大地减小频谱泄漏提高谐波测量精度。但采用此算法在每个采样点间都必须进行谐波分析,若谐波分析采用FFT,虽然它的乘法计算量正比于Nlog2 N C N为采样点数)同DFT正比N2的计算量相比大为减少,但要在每个采样点间完成如此大的计算量对于一般的数字信号处理器件来说是不可能的。为了解决上述问题,论文提出了离散Hartely变换递推谐波分析算法,采用此算法进行谐波分析在每个采样点间的乘法计算量正比于N,而且算法简单易于实现。基于谐波分析的结果,系统还实现了有功、无功的计算。