基于TMS320F2806的综合电能监测仪的研制

作     者：蒋粟彦 

作者单位：江苏大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨年法

授予年度：2010年

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：数字信号处理器 电能监测 快速傅立叶变换 自适应整周期采样 

摘      要：近年来随着现代化的工业设备和民用电气装置的普及,大量的非线性电力负荷运用到日常生活和工业生产中,使得公用电网的电能质量问题愈发凸显。这严重影响了城市经济安全高效地运行以及人民生活质量的提高。因此,研究电能监测技术就具有特别重要的意义。 本文从介绍电能质量监测的意义出发,阐述了电能质量的基本概念与电能质量问题的相关分类。深入探讨各项电能质量参数的基本检测原理和算法。结合国家标准,明确了电能质量监测的各项设计要求,在此基础上提出了一种以TMS320F2806为核心的电能质量监测仪的设计方案,并具体阐述了该电能质量监测仪的硬件设计与软件设计。 系统在硬件上主要针对电源模块、A/D采样模块、实时时钟模块、人机接口模块、存储器扩展模块及通讯模块等方面进行设计,并进行实际调试。 为方便开发与日后的升级,系统在软件上采用模块化设计,主函数采用类似于操作系统的时间片轮循的软件设计方法,通过不断地查询各功能模块的标志,来进行统一地管理与调度,从而实现应用系统的模块化和开发任务的层次化。为提高DSP运算速度,系统采用Q格式定标的FFT运算,并针对电力系统谐波分析的使用环境做出了一定的改进;由于电力系统存在频率偏差的现象,系统在采样时采用自适应周期同步采样算法,较好地跟踪了电网频率的变化,从而提高了检测精度。 最后,采用三相精密测试电源对监测仪表的测量精度进行了实验论证,实验结果表明该仪表具有较高的测量精度、较好的线性度和较大的动态范围、统计量准确、实时性好、工作稳定,可以满足电能测量的精度要求以及电力设备实时监控方面的要求。