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1、精选word文档 下载可编辑DSP课程设计基于DSP的电力系统谐波分析XXX（南京XXX大学XXX系，南京210044）摘要本文主要研究电力系统的谐波分析，在理论研究的基础上给出了电力参数测量及谐波分析的方法。综合谐波分析的方法，利用DSP器件对电力系统进行谐波分析的仪器设计，包括硬件设计和软件设计。在硬件电路的设计上，着重选择了传感器滤波电路，A/D转换电路与DSP开发系统相连接对谐波信号进一步处理。最后用单片机结合LCD将处理结果显示出来。关键词谐波分析DSP电力系统HarmonicAnalysisofPowerSystemBasedonDSPXXX(NanjingUniversityof
2、XXX,Nanjing210044,China)Abstract:Inthispaper,itmakesastudyofthepowersystemharmonicanalysis,andtheoryresearchpresentedonthebasisofelectricityparametermeasurementandharmonicanalysismethod.Comprehensiveharmonicanalysismethod,usingDSPdeviceforpowersystemharmonicanalysisofequipmentdesign,includinghardwar
3、edesignandsoftwaredesign.Inthehardwarecircuitdesign,emphaticallychosesensorfiltercircuit,A/DcircuitconnectedwithDSPdevelopmentsystemofharmonicsignalfurthertreatment.FinallyMCUcombinedwithLCDdisplayoftheresultofitshandling.KeyWords:HarmonicAnalysis;DSP;PowerSystem;1引言随着现代工业的高速发展，电力系统中的非线性负荷日益增多，供电系统中
4、谐波电压和电流成分不断增加。电力系统谐波不仅对供电系统造成污染，对电力设备构成危害，而且产生谐波的非线性用户将其吸收的一部分基波电能转化成谐波电能，造成供电企业线损增加，电力运营企业非经营性成本增加。我们只有对电网中的谐波进行合理测量，掌握了电网中谐波实际情况，才能为谐波的智力提供良好的依据，维护电网的安全运行。电力参数的测量对于分析电力系统的运行状态以及故障诊断具有重要的意义。如何设计出高精度、功能齐全且性能稳定、价格低廉的电力参数测量仪，一直是不断追求的方向和目标。本设计主要研究电力系统谐波分析的仪器设计方法，包括硬件设计和软件设计。论文围绕系统的硬件设计，采用TI公司的5000系列DSP
5、中的高性能廉价的TMS320VC5416为主控制器，为了能够使其适应于本系统中实时高速数字信号处理功能和系统可编程功能，因而进行了高速的数据存储器和FLASH程序存储器扩展。系统采用AD8364对采集到的模拟量进行AD变换，利用锁相倍频电路对AD转换进行触发，来实现非同步交流采样，减少误差。系统在软件上着力遵循模块化设计原则，给出了主程序的流程图，谐波测量的流程图。2谐波分析概述由于电力系统中大量非线性设备的存在，导致它们在工作时不仅会产生基波频率的整数次谐波，还可能产生基波频率的非整次谐波，即间谐波，这会对电能造成严重的污染，增加能量损失，威胁电力设备的安全运行。因此，谐波和间谐波的分析对于
6、电力系统的监控与保护都具有十分重要的意义。传统的正交小波包变换在电力系统谐波分析与检测中有着广泛的应用。但是由于小波包变换固有的性质，如小波包变换的混叠现象比小波变换的混叠现象更为直观形象，其影响也比小波变换严重，这主要是由于分解滤波器之间存在频带混叠现象，小波频谱的起始频率和截止频率之间存在过渡带。谐波小波变换是一种基于快速傅里叶变换(FastFourierTransform，FFT)及其逆变换(InverseFastFourierTransform，IFFT)的快速算法，在数值上容易实现，其算法快，精度高，具有很好的工程实用价值。通常的小波算法(如Mallat算法，Daubechies小波
7、)在分解信号时要隔二取一，从而使得在小波分解时各层的数据点数和采样频率随尺度的增加逐渐减小。谐波小波相对于传统的小波函数而言，具有更普遍意义上的正交性以及优异的视频分解能力，其明显优势就是信号任意频段的“细化”能力，虽然它在时域中的局部化能力一般，但在频域分析中对精度有特殊要求的场合，这种优势就非常符合需求。3系统框图本系统的硬件平台采用了以DSP为主控制器的系统结构，系统总框图如下图1所示。该系统主要由TMS320VC5416为主控制器，同时与扩展的数据存储器和程序存储器组成DSP的最小系统，为了测量还加入了电压、电流传感器，A/D转换及控制电路和电源监视电路，此外还扩展了人机接口电路键盘和
8、LCD显示电路。图1系统框图4硬件电路设计1信号调理电路该部分电路的功能是通过电压互感器和电流互感器将强电信号转换为弱电信号，并将双2/3存储器扩展2A/D模数转换接口IS61LV12816L和SST39LF400，如图4。图2信号调理电路图3A/D模数转换接口电路十六位模数转换器，采用+5V工作电压。它与DSP的连接如图3极性的交流信号通过电压抬升电路转换成适合AD采样的单极性信号，如图2。A/D转换器采用的是TI公司的ADS8364，他是高速，低功耗，六通道同时采样和转换的数据处理采用的是DSP（TMS320C5416），同时外挂了一个RAM和一个FLASH，分别为图4DSP外接RAM与F
9、LASH3/65软件设计以达到3V左右。4MCU微处理器及基本外设图5MCU微处理器及基本外设程序、数据处理子程序、液晶显示程序、数据通信子程序等。晶和键盘。DSP和MCU之间采用HPI总线通信，由于DSP的使用电压为3V，而MCUTI公司的一种16为双向总线收发器。它可以接收高达5V的高电平，而输出的高电平可的使用电压为5V，因此采用了74LVC16245A来协调两个处理器的电压。74LVC16245A是软件系统采用TI公司的集成开发环境CCS开发，CCS集成了代码调试工具，能对DSPTMS320C5416处理能力强，但是控制能力弱，因此我们使用AT89S52来控制12864液主要包括主程序
10、、DSP初始化程序、A/D初始化程序、液晶模块初始化程序、A/D中断采样升级。为使系统的精确度和速度达到最优，该系统软件采用C语言和汇编语言混合编程，进行指令级的方针和实时数据分析，并拥有丰富的数据处理函数库，方便对软件惊醒调试、4/6图6主程序流程图图7数据采集流程图图8MCU和DSP通信流程图6结论电力参数的测量对于分析电力系统的运行状态以及故障诊断具有重要的意义。如何设计出高精度、功能齐全且性能稳定、价格低廉的电力参数测量仪，一直是我们不断追求的方向和目标。论文围绕系统的硬件设计，采用TI公司的5000系列DSP中的高性能廉价的TMS320VC5416为主控制器，为了能够使其适应于本系统
11、中实时高速数字信号处理功能和系统可编程功能，因而进行了高速的数据存储器和FLASH程序存储器扩展。系统采用AD8364对采集到的模拟量进行AD变换，利用锁相倍频电路对AD转换进行触发，来实现非同步交流采样，减少误差。系统在软件上着力遵循模块化设计原则，给出了主程序的流程图，谐波测量的流程图。5/参考文献1宋文南,刘宝仁.电力系统谐波分析高等学校教材.中国电力出版社.1995-11-12瓦基勒(WakilehGeorgeJ.).电力系统谐波:基本原理分析方法和滤波器设计.机械工业出版社.201*-1-13马永军,刘霞.21世纪高职高专规划教材DSP原理与应用.北京邮电大学出版社.201*-6-1
12、4刘艳萍.DSP技术原理及应用教程(普通高校十一五规划教材).北京航空航天大学出版社.201*-7-15高海林,钱满义.DSP技术及其应用（国家电工电子教学基地系列教材）.清华大学出版社.201*-7-16/扩展阅读DSP课程设计 报告课程设计报告（201*201*学年第二学期）课程名称DSP课程设计班级学号姓名指导教师201*年09月课程设计报告一、目的（1）、通过实习，进一步掌握TMS320C5402的工作原理及其最小系统和基本外围电路；（2）、培养阅读电路原理图的能力，掌握根据图纸焊接电路的技能；（3）、培养硬件查错的能力；（4）、熟练掌握利用C语言编写DSP程序；（5）、掌握利用DSP
13、开发环境CCS软件编译和调试程序的能力；（6）、培养学生独立分析和解决问题的能力，学会查手册以及有关资料，提高知识综合运用能力和创新能力。二、内容和要求内容（1）、根据原理图焊接电路板，熟悉各部分的功能；（2）、安装并学会使用DSP开发环境CCS；（3）、根据编程任务编写程序并使用串口仿真器SEED-XDSUSB0在线调试程序；（4）、参加成果验收；（5）、撰写报告。具体要求（1）、了解TI公司的数字信号处理器TMS320C5402的相关背景知识及其工作原理；（2）、完成TMS320C5402简易实验开发板的焊接，要求能够成功下载并执行程序，若有问题，结合电路原理图分析和硬件查错最终解决问题；
14、（3）、了解TMS320C5402简易实验开发板的基本构成和各部分硬件电路的作用；（4）、熟练掌握DSP开发环境CCS的编译和调试方法，学会用C语言编写DSP程序；（5）、编写TMS320C5402控制LED灯闪烁和按键识别等基本程序并用硬件实现；（6）、编写TMS320C5402实现iir、fir滤波等程序并用软件仿真，分析仿真结果。（7）、认真阅读理解TMS320C5402结合语音芯片TLV320AIC23B实现语音信号处理的程序，掌握TMS320C5402的多通道缓冲串行口McBSP和DMA控制器的工作原理，并使用实验开发板完成语音输入与输出的效果演示。-课程设计报告三、过程（如实际程序
15、开发、电子制作，详细说明有关原理、开发过程、调试过程、结果）(一)TMS320C5402实验开发板介绍TMS320C54xDSP芯片是TI公司于1996年推出的新一代定点数字信号处理器，是TMS320C5000DSP平台中最为成熟、应用十分广泛的芯片。C54x采用先进的修正哈佛结构，片内共有8条总线（1条程序存储器总线、3条数据存储总线和4条地址总线）、CPU、在片存储器和在片外围电路等硬件，加上高度专业化的指令系统，使C54x具有功耗小、高度并行等优点。TMS320C54x的CPU具有先进的多总线结构、40位算术逻辑运算单元、17*17并行乘法器、指数编码器和双地址生成器，内部存储器包括192K可寻址存储空间（64K字程序存储器、64K字数据存储器和64K字IO空间）、片内ROM和片内单寻址RAM，在片外围电路有可编程状态发生器、片内锁相环
