基于TMS320F2806的电网电压监测仪的研制

作     者：刘赫 

作者单位：江苏大学 

学位级别：硕士

导师姓名：谭延良

授予年度：2009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 电压监测 快速傅立叶变换 自适应整周期采样 GPRS 

摘      要：随着电力电子技术的快速发展与大功率电力电子开关设备的普及应用,它们所带来的各种电压质量问题已经引起各国电力工作者的高度重视,提高电压质量的新技术已成为近年来电力系统研究领域中新的研究热点。通过对电网电压进行实时监测、记录和统计分析,可以为改善电压质量、制定有关电压质量的治理措施以及确定治理装置的技术参数提供必要的依据,这就使得研究电网电压监测技术具有十分重要的现实意义。 本文以TMS320F2806 DSP为核心处理器,主要针对电网中的电压、谐波等参数进行实时监测以及统计记录,自主研发了一款新型电网电压监测仪表。 本文的主要工作有: 在研究当前国内外电压监测的发展现状基础上,设计并确定了系统的应用结构、功能要求、性能指标以及核心算法。 在硬件上,主要从最小系统、采样模块、电源模块、人机接口模块和通讯模块五个方面设计了仪表的硬件结构,并进行了系统实际调试。 在软件上,采用基于DSP捕捉的自适应整周期同步采样法和算术平均滤波算法实现对电网频率和电网电压的精确测量;为提高定点DSP计算的精度与速度,运用Q格式定标的数学运算进行FFT计算;采用模拟操作系统与多任务、多状态的思想,设计软件延时模块对任务进行统一调度和管理,使应用系统模块化、开发任务层次化。 在优化设计上,分别在硬件、软件两个方面对本系统采取了一系列抗干扰措施。 本文所设计的电网电压监测仪经实验调试,工作正常、性能稳定,能够实现对电网电压的实时高精度监测与对历史电压数据的统计、记录、分析,其中对电压有效值的计量精度达到了0.1V,完全满足工业要求,实现了预期的设计目标。