预测型工频同步采样装置的研究

摘要

随着工业技术和大众生活水平的提高，各种大小容量的非线性电力电子设备不断地接入电力系统，使得电网信号也越来越复杂，且呈现非线性特征。因此传统的工频采样技术已经无法满足工程中对计算电能指标的需要。所以如何更加精确的采集工频信号已经引起了电子工程师们的广泛关注。预测型高精度工频同步采样装置的研究，正是建立在当前先进的计算机技术和嵌入式技术的基础上，提出的一种新型的工频信号同采样方法。
　　本论文阐述了课题的目的与意义，以及同步采样技术的发展与现状。在理论上介绍了预测性同步采样装置的基本原理、同步误差的产生原因以及频率预测的研究方法;介绍了预测型工频同步采样装置的软硬件总体设计方案。并且分别从频率预测算法软件设计和工频信号采样硬件电路设计两个方面介绍该装置;在预测算法方面，主要介绍了工频信号频率预测的原理、预测算法以及算法的软件实现;在工频信号采样系统的硬件方面，介绍了所设计的模拟信号转换电路、基于CPLD的时钟和逻辑控制电路、通信电路和基于ADS1178芯片的AD采样电路，最后通过FFT的谐波计算验证该方法的可行性，并通过人机界面显示出相应的参数，最后做了简要的实验结果分析。
　　最后对预测型工频同步采样装置的研究工作进行了总结，在同步采样技术方面方面我们取得的进步是提出了一种新的采样方法即预测同步采样，过去采用的同步采样方法主要是硬件锁相环和软件中断的方法，而本文通过研究和仿真从理论上基本验证了基于支持向量机的频率预测同步采样方法的可行性。并设计了以CPLD和微型工业主板为控制核心的预测型同步采样装置的硬件部分。为了能够使预测算法和同步采样技术在实践中结合，将预测型同步采样方法应用于电能信号的采集中，通过开发软件LabVIEW进行预测算法的实际应用工作有待进一步完善。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 本课题的主要研究内容

第2章 同步采样原理及总体方案设计

2．1 同步采样原理

2．2 现有同步采样技术的不足

2．3 总体设计方案

2．3．1 预测装置软件的总体设计

2．3．2 预测型同步采样装置的硬件总体设计

2．4 本章小结

第3章 预测型同步采样装置的硬件设计

3．1 数据采集系统

3．1．1 供电电路设计

3．1．2 模拟信号转换电路

3．1．3 AD采样电路

3．1．4 CPLD系统

3．2 通信电路

3．3 工业主板和液晶显示

3．4 本章小结

第4章 预测原理及装置软件设计

4．1 频率预测模块

4．1．1 支持向量机原理介绍

4．1．2 支持向量机频率预测程序设计

4．1．3 基波信号提取程序设计

4．1．4 基波频率测量

4．1．5 FFT的谐波计算程序设计

4．2 采样系统的程序设计

4．2．1 DDS时序控制程序设计

4．2．2 AD数据读取模块程序设计

4．2．3 通信模块程序设计

4．3 系统应用界面设计

4．4 本章小结

第5章 实验结果分析

5．1 频率预测结果分析

5．2 FFT各次谐波分析

5．3 基本量测量结果分析

5．4 本章小结

结论

参考文献

附录1

附录2

攻读学位期间发表的学术论文

致谢