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电力电子装置的广泛应用致使电能质量问题日趋严重,然而随着现代技术的发展,电力用户对电能质量的要求却越来越高,电能质量已成为电力部门及其用户日益关注的问题。研制性能优良的电能质量分析仪对于电能质量监测,乃至后续的电能质量控制有着十分重要的意义。
本文在分析国内外电能质量分析仪研发现状和技术水平,根据电能质量的国家标准,提出了课题研究任务及仪表要实现的功能。基于浮点DSP设计开发了一种新型的电能质量分析仪,论文主要工作和取得的成果如下:
首先,对电能质量监测的有关理论进行了论述和分析,着重阐述了谐波分析(DFT)和电压闪变这两个重要问题。对DFT的频率混叠问题和频谱泄露问题做了分析并提出解决方法。在对各种闪变测量方法进行比较后选择IEC闪变测量原理。
其次,设计了电能质量分析仪的硬件系统。核心处理芯片采用DSP和CPLD。模数转换模块采用16位高精度的ADC,并在前向通道设计了有源的抗混叠滤波器。配置了以太网、UART和USB2.0等接口。由于传统的电磁型互感器的不足,信号转换模件采用了霍尔传感器。
再次,进行了软件系统的设计,包括DSP软件系统的启动、FFT的程序设计、IEC闪变仪的数字化实现、通信接口驱动程序设计、EDMA使用、PC机端以太网数据包的捕获和液晶显示界面的设计等。
最后,测试电能质量分析仪的性能,验证电能质量分析仪精度达到国家标准中规定的要求。