基于DSP的交流采样技术的研究

摘要

电力系统电参量的精确，以及高速测量对于实现电网调度自动化、保证电力系统安全与经济运行具有十分重要的意义。近几年来随着半导体技术的飞速发展，新技术、新产品不断问世，使开发新型多功能电力参数测量装置成为可能。随着数字信号处理器(DSP芯片)的发展和广泛应用，其高速以及对数据的强大处理能力不断的为人们所认识，将DSP运用于电力参数的实时测量和分析已成为一种新的发展趋势。本论文的任务就是进行基于DSP的电力系统电参量测量装置的研究和设计。 论文先介绍了国内外电力参数测量系统的发展现状，分析了国内外电力参数测量装置存在的问题：其次研究了目前常用的电力系统交流采样和频率的测量论理和算法。在此研究的基础上设计了以TI公司的DSP-TMS320F2812数字信号处理器为控制核心的交流电参量六路同步数据测量系统，实现三相电压、三相电流、频率、有功功率、无功功率、视在功率和功率因数等电参量的测量。这个系统的设计包括了整体的硬件设计和软件设计。 整个硬件系统设计分析了电参量数据测量系统实现的总体方案，设计包括了模拟电参量信号调理模块、锁相环倍频模块、A/D转换模块、频率测量模块、人机接口模块等五大部分的设计，在文中给出了各主要部分的电路原理图，详细说明了电路原理和功能，并对硬件电路设计中的抗干扰问题进行了研究。 软件开发是实现数据采集测量功能的重要组成部分，系统软件部分是在TMS320F2812的软件集成开发环境(CCS2.0)中设计完成，实现了包括交流信号频率测量、数据采集、数据处理以及结果显示等功能，并给出了部分软件设计及其流程图。最后本文对需要计算的参数进行了测试，测试结果表明了本电气参数测量装置的正确性和有效性。 在论文的最后部分，对本论文所展开的工作作了总结，并对课题后续工作的方向做了一定的分析和展望，以使本课题的研究进一步展开和完善。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题研究的目的和意义

1.2电力系统电参量测量装置的发展历史及研究现状

1.3 DSP的发展

1.3.1数字信号处理技术的发展

1.3.2 DSP的发展历史

1.3.3 DSP的特点及优势

1.4 TMS32OF2812的介绍

1.4.1TMS32OF2812的硬件特点

1.4.2TMS32OF2812的开发工具

15本论文的研究内容

第二章电力系统电参量的测量理论及算法

2.1电力参数的采样方式

2.2同步采样技术

2.2.1软件同步采样法

2.2.2硬件同步采样法

2.2.3采样理论

2.3电参量有效值的计算方法

2.3.1两点采样法

2.3.2积分和算法

2.3.3傅立叶变换算法

2.3.4快速傅立叶变换算法(FFT)

2.3.5小波变换算法

2.4频率的测量方法

2.4.1数字测频

2.4.2硬件测频

2.5本章小结

第三章基于DSP的电力系统电参量测量装置的硬件设计

3.1电参量测量装置的总体硬件设计

3.2信号调理电路设计

3.3滤波电路

3.4频率测量电路

3.5锁相环电路

3.6 A/D转换电路

3.6.1 MAXl25的特点

3.6.2 MAXl25与TMS32OF2812的接口电路

3.7电平转换电路

3.8人机接口

3.8.1液晶显示

3.8.2键盘

3.9系统硬件抗干扰设计

3.1 0本章小结

第四章基于DSP的电力系统电参量测量装置的软件设计

4.1 DSP采集测量装置的软件开发平台

4.2系统软件设计思路

4.3主程序设计

4.4频率测量子程序

4.5数据读取子程序

4.6数据处理子程序

4.6.1采样方式的设计思想

4.6.2数据处理方法的选择与分析

4.7人机接口

4.7.1液晶显示

4.7.2键盘

4.8本章小结

第五章实验结果与分析

第六章总结与展望

6.1本文工作总结

6.2下一步工作展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表论文情况