基于ARM和DSP的电能质量在线监控系统的研究

摘要

随着电网中非线性负载的迅速增加，电能质量日趋恶化，这不仅严重影响电网安全高效的运行，而且对经典的电力测量理论、方法和仪表的设计都提出了新的挑战。电力检测系统的发展和应用，对电力系统的安全运行有重要意义，并且具有明显的经济效益和社会效益。 本文讲述了谐波测量的基本理论，着重对傅里叶变换进行说明，使用PSIM软件对谐波信号进行仿真，并给出仿真结果。以电力监控领域现阶段的技术为参考，提出并研制了一种基于ARM和DSP的嵌入式平台的电力监控系统。该系统为了能满足实时谐波分析算法运算量大的要求，它采用模块化设计，核心CPU按数据处理和控制两种功能分别采用美国TI公司生产的TMS320LF2407芯片和Samsung公司基于ARM920T内核的16/32位S3C2410A微处理器，两个核心芯片各自在不同的电路板上独立运行，充分发挥DSP芯片的数字信号处理优势和ARM的控制功能，以实现系统中的复杂软件算法，运算速度也能得以提高。 系统硬件设计包括DSP数据采集模块、实时时钟电路和ARM的时钟电路、存储器接口电路、SDRAM电路、串行接口电路、通信模块接口电路、LCD显示等电路的设计。 系统软件设计主要包括操作系统的移植以及应用程序的设计，应用程序设计由ARM主控程序设计、网络通讯程序、ARM与DSP通讯程序设计以及DSP数据处理程序设计组成。

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第一章绪论

1.1课题背景

1.2国内外发展概况

1.3本课题研究的主要内容

第二章电能质量的测量的方法及仿真分析

2.1谐波分析基础

2.2傅里叶分析

2.2.1离散傅里叶变换(DFT)

2.2.2快速傅里叶变换(FFT)

2.3系统算法仿真

2.3.1 PSIM软件介绍

2.3.2谐波分析方法的仿真

2.3.3傅里叶分析的缺陷

第三章嵌入式系统分析

3.1系统设计思路

3.2 DSP数据采集与信号处理部分

3.3 ARM控制部分功能

第四章系统硬件设计

4.1系统分析

4.2系统设计要求

4.3系统框图设计

4.4系统硬件设计

4.4.1 DSP数据采集与处理系统硬件设计

4.4.2基于ARM系统模块硬件的设计

4.5电路板设计与硬件调试

第五章系统软件设计

5.1构建嵌入式Linux操作系统平台

5.2设备驱动程序

5.3 ARM系统的应用软件的设计

5.3.1主控制程序设计

5.3.2系统监控任务

5.3.3以太网模块的软件设计

5.3.4 ARM与DSP通信接口的软件设计

5.4 DSP数据采集与处理系统软件设计

5.4.1 DSP的软件特点

5.4.2软件开发工具

5.4.3 DSP程序设计

第六章结束语

6.1结论

6.2不足与展望

参考文献

致谢

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