基于DSP的电能质量检测装置的设计

摘要

随着电能在国民经济各部门中的广泛应用,用电负荷迅速增加特别是不对称冲击性非线性负荷容量不断增长致使电能质量不断恶化,因此电力部门及电力用户对电能质量问题越来越关注,同时对电能质量的要求也是越来越高。如何提高电网质量,已成为国内外关注的焦点之一。
　　 本文依据制定的电能质量国家标准,归纳了各项电能质量技术指标的测量原理和计算方法,为电能质量监测装置的研制提供了理论依据和算法。研究了电能质量分析的相关数学理论,确定了以快速傅立叶变换为主的谐波计算方法。
　　 针对电能质量的特点设计了以DSP为核心的电能质量监测装置,本装置包括信号采集模块、DSP数据处理模块、CPLD逻辑控制模块、外扩存储模块、键盘及液晶显示模块和通信模块六大模块。其中,DSP处理器采用德州仪器公司TMS320F2812处理器、CPLD模块采用Altera公司EPM570芯片。软件设计方面,以快速傅里叶变换、对称分量法等算法实现电能质量谐波、相电压与线电压有效值、功率因数、频率、三相不平衡度的计算。并通过编写液晶显示程序,实现测量数据的显示功能。
　　 通过JTAG在线调试,表明所采用算法及所编写程序工作正常。实验结果表明,DSP对数据的处理速度能满足实时性要求,能够完成对电能质量各项指标的实时监测的功能,本设计基本完成并达到预期效果和目标。最后本文对实验所得数据进行误差分析,并指出改进的方向。