基于DSP和CPLD的電力諧波檢測系統(tǒng)的研究與設計.pdf

1、由于電網(wǎng)中非線性器件和設備的廣泛使用，電力系統(tǒng)中產(chǎn)生了大量的高次諧波，本文主要研究并設計實現(xiàn)電力系統(tǒng)中電力諧波參數(shù)的實時檢測。確切掌握電網(wǎng)中諧波的運行狀況，有利于防止諧波的危害、維護電網(wǎng)的安全運行。 本文首先介紹了當前電力諧波參數(shù)檢測的快速傅立葉變換方法，F(xiàn)FT 算法技術(shù)比較成熟、易于實現(xiàn)，但算法本身很難做到同步采樣和整周期截斷，由此會造成頻譜泄漏和柵欄效應，影響諧波檢測結(jié)果。 論文引入加窗插值FFT 算法進行修正，對加

2、窗插值FFT 算法進行了較為深入的分析，并給出較詳細的數(shù)學推導計算過程。 其次，較詳細介紹了電力諧波檢測系統(tǒng)的DSP+CPLD 硬件平臺，通過采用鎖相環(huán)實現(xiàn)硬件同步采樣，保證嚴格同步和減小頻譜泄漏； 采用TMS320C6713B 浮點DSP實現(xiàn)加窗插值FFT 算法的運算，實時檢測電力諧波的參數(shù)；采用CoolRunner-II系列XC2C512 CPLD 控制系統(tǒng)的外圍器件。 再次，簡要介紹系統(tǒng)前端信號調(diào)理、數(shù)據(jù)采

3、集和外圍模塊硬件設計部分，以及CPLD 邏輯控制部分，包括PLL 鎖相跟蹤、ADC數(shù)據(jù)采集、本地溫度監(jiān)控、LCD 液晶顯示，以及CPLD 與DSP的外部存儲器接口（EMIF）數(shù)據(jù)通信等模塊。重點介紹了DSP系統(tǒng)軟件設計部分，包括DSP芯片配置、DSP外設初始化、增強型直接存儲器訪問（EDMA）、乒乓緩沖傳輸?shù)鹊讓榆浖O計，以及算法的設計實現(xiàn)。 DSP軟件開發(fā)采用芯片支持庫CSL 配置外設、方便代碼移植，采用DSP/BIOS 實時

4、多任務操作系統(tǒng)管理DSP的線程優(yōu)先級調(diào)度，包括EDMA 硬件中斷HWI、信號處理算法任務TSK等，它們之間通過信號量保持線程間的同步和通信。 最后使用Matlab 仿真分析了矩形窗（信號截斷）和非整周期采樣對FFT 算法的影響，并分析比較窗函數(shù)和加窗正弦信號的頻譜，表明Hanning 窗或Blackman 窗、整周期采樣可以有效地減小頻譜泄漏。隨后在硬件平臺上驗證了加窗插值FFT 算法的正確性和有效性，表明加Blackman 窗