基于DSP+ARM的三相电能质量分析系统的设计与分析

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随着能源与电力技术的快速发展,大量分布式新能源和负载接入电网,人们对高质量电能的需求越来越高,电能质量成为人们关注的热点。因此,作为提高电能质量的前提,研究电能质量检测和分析具有重要意义。同时,开发能够在嵌入式设备上运行的电能质量分析系统也是智能电力仪表发展的一个重要过程。文章研究了电能质量分析的相关算法,提出了一种用于对间谐波和暂态信号进行分析的混合算法和一种暂态扰动定位算法,并通过仿真实验证明了这两种算法的有效性。此外,文章依据文中介绍的算法设计了一种基于DSP+ARM的三相电能质量分析系统,在嵌入式平台上实现了电能质量信号的检测、分析、结果显示以及人机交互的功能,最后通过实验测试对系统的设计功能和运行可靠性进行了验证。论文的主要内容如下:(1)介绍了电能质量各项基本参数的计算方法;推导了闪变参数的离散化计算方法;分析了一种基于Blackman-Harris窗的四谱线插值算法,用于对整数次谐波进行分析,并通过仿真实验对算法的精确性进行了验证。(2)针对间谐波和暂态扰动信号的分析问题,提出了一种改进Prony-GSO混合算法,该算法对传统Prony算法的计算过程进行了优化,并与GSO算法相结合对结果进行了进一步修正;提出了一种基于不完全S变换的暂态扰动定位算法,采用实测特征值幅值计算阈值的方法进行扰动信号的定位,具有良好的分析效果。(3)开发了能够在DSP+ARM嵌入式平台上运行的三相电能质量分析系统。在基于Linux的操作系统上完成了ARM端软件的开发,设计了图形用户界面,实现了波形和参数的显示以及人机交互的功能。在Windows操作系统上完成了DSP端软件的开发,控制AD进行信号采集并进行各项参数的分析。利用Syslink模块进行双核之间的命令和数据通信,使得双核能够协同工作、完成任务。
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