基于TMS320F2812电网谐波检测仪的研究-电气工程专业论文.docxVIP

Classified Index: TM744 U.D.C.:621.3 Dissertation for the Master Degree RESEARCH ON HARMONIC DETECTION INSTRUMENT BASED ON TMS320F2812 Candidate： Zhang Boqi Supervisor： Prof. Zhao Zhiheng Academic Degree Applied for： Master of Engineering Speciality： Electrical Engineering Affiliation： Dept. of Electrical Engineering and Affiliation Date of Defence： June, 2010 Degree-Conferring-Institution： Harbin Institute of Technology 摘 要 随着现代工业的不断发展，非线性负荷在电网中所占比重不断增加，电网 谐波问题变得日益严峻，已成为电力企业和用户共同关心的重要问题。对电网 谐波实时在线检测，对改善电能质量，减少电网谐波危害具有重要意义。电气 化铁路在我国已大量运行，其负荷冲击性强、运行范围广的特点，也对谐波检 测、治理带来新的挑战。 本 文 首 先 对 FFT 、 小 波 变 换 和 小 波 包 变 换 三 种 谐 波 检 测 方 法 进 行 MATLAB 仿真，分别对稳态谐波信号、非稳态谐波信号、瞬态谐波信号和含 噪声的谐波信号进行谐波检测，结果表明，确定小波包变换作为电气化铁路中 的电网谐波检测的核心算法。 多个电网谐波检测仪构成监控网络是对电气化铁路沿线电网谐波进行评估 及有效治理的前提。同时针对电气化铁路监控系统的特点，本文设计的电网谐 波检测仪硬件采用三 CPU 的结构。该谐波检测仪能够完成三相电压、三相电 流的同步采样，同时具有较强的运算能力，具有实时处理数据并实时传输测量 结果的功能。其中 DSP TMS320F2812 作为主 CPU 负责信号采集、处理及电网 谐波参数的计算；LPC2478 作为辅助 CPU 负责人机交互等功能；Neuron 芯片 3150 负责网络通信；TMS320F2812 和 LPC2478 之间通过双口 RAM 进行数据 交换；TMS320F2812 和 3150 之间通过 RS-232 进行通信。 软件方面以 C 语言编程为主，基于 DSP 平台实现了数据采集、数据处 理、人机接口及网络通信等功能。其中数据处理部分包括小波包变换谐波成分 计算模块和基本电力参数计算模块两部分。 最后通过试验测试，检验了电网谐波检测仪测量基本电力参数的精度，检 验了谐波检测的核心算法—小波包变换的谐波分析精度及网络通信能力。 关键词：小波包变换；谐波检测；数字信号处理；网络通信 Abstract With the continuous development of modern industry, the share of non-linear load in the grid is increasing constantly, the harmonic problem have become severer and severer and have turned into a common concern of electric power enterprises and users. The real-time online detection of harmonic is significant to improve power quality and reduce the harm of harmonic. A large amount of electric railway has been put into use in China. At the meantime, it brought new challenges to the harmonic detection and control due to its offensive load and wide range. This paper first applies the FFT, wavelet transform and wavelet package transform to detect the stationary harmonic signal, the non-stationary harmonic signal, the transient harmonic signal and the har