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随着社会进步和技术发展,大量冲击性负载,电力整流、换流设备以及其他电力电子设备在各工业部门和电力系统中的广泛应用,给电网带来了严重的谐波污染,极大地影响了电力系统的安全经济运行。通常情况下,谐波一般是指频率为工频整数倍的成分,但随着各种复杂精密、对电能质量敏感的用电设备的不断普及,分数次谐波(间谐波)也日益成为工程及研究领域不断关注的对象。
本文以实现间谐波的高精度实时检测为目标,研究开发了一套基于DSP的间谐波动态检测装置。该装置以单相电网实时采样数据为依据,以基于广义d<,n<,0>>-q<,n<,0>>坐标变换的有理次倍频间谐波实时检测方法作为间谐波的检测和分析工具,同时也对电网频率、功率因数、有功功率、无功功率、谐波总畸变率这些常用电能质量参数进行了实时检测。本文主要研究内容为间谐波实时检测方法及其DSP实现和检测装置的软硬件设计,并进行了样机的研制、实验测试及精度校正。
论文具体包括以下几部分工作:
一是对间谐波检测意义、检测方法的研究现状及相关检测装置的分类和发展状况进行综述,提出本课题研究的目的和主要内容,重点在于间谐波的动态检测,同时兼顾其它电网基本电能质量参数的检测;对目前主要的间谐波检测方法进行比较论证,指出其优缺点,并根据实际需要,提出了本课题采用的检测算法。
二是根据用户的实际需求与相关已有的国际标准,对检测装置进行整体论证与规划,确定系统方案,设计并实现检测装置的硬件与软件。硬件采用TI公司的32位DSP——TMS320F2812作为数字信号处理芯片,其最高运算速度达到150MIPS,以满足运算速度高、实时性强的要求;鉴于TMS320F2812可以高效编译执行C语言程序,故软件主要使用C语言进行编写,既保证了程序的可读性,又兼顾了运算的快速性;同时尽量遵循模块化设计原则,极大地提高了系统的通用性和维护的简易程度。该检测装置在分析电网实时采样数据的基础上,对单相电网中的间谐波及基本电能质量参数进行高精度实时检测,以方便对电网性能进行整体评估。
三是对样机进行实验测试,包括单相问谐波检测及实时频率等电能质量参数的检测,并进行了精度校正,测试结果验证了本课题理论研究的正确性与装置的实用性。本文最后对装置的功能进行了展望,并对整个设计、开发过程以及结果作了总结。