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1、大学毕业设计（论文）题目：基于DSP的智能电力参数测试仪的研究学 生 姓 名： 学号： 学 部 （系）： 机械与电气工程学部 专 业 年 级： 电气工程及其自动化 指 导 教 师： 职称或学位：高级工程师 年5月31日目录摘 要3ABSTRACT41. 绪论51.1 课题的目的与意义61.2 课题发展现状和前景展望61.3 本论文的研究内容62. 电力参数测量原理72.1 电压电流有效值的测量72.2 频率的测量72.3 基于傅立叶变换的谐波分析法82.3.1 算法原理82.4 功率的测量102.5 本章小结113. 系统硬件设计113.1 系统总体方案设计113.2 信号采集部分设计123.
2、2.1 电压和电流的检测与调理电路123.2.2 频率测量电路133.3 模数转换部分设计143.4 处理器部分设计153.4.1 TMS320VC5502的主要外设153.4.2 TMS320VC5502的主要特性163.5 外部存储器电路的设计163.5.1 SDRAM接口电路设计173.5.2 FLASH接口电路设计173.6 通信接口部分设计173.7 键盘和显示部分设计183.7.1 键盘电路设计183.7.2 显示电路193.8本章小结204. 系统软件设计204.1 主程序设计204.2 数据采集程序224.3 数据处理程序234.4 通信模块244.5 键盘和显示模块程序264
3、.6 本章小结275. 系统误差分析275.1 误差分析27结论28参考文献29致谢31附录32基于DSP的智能电力参数测试仪的研究摘 要电力参数的准确、快速测量对于实现电网调度自动化、保证电网安全与经济运行具有重要的意义。近年来随着电力电子技术的发展，各种非线性负载在生产和生活中得到广泛应用，这些负载的非线性、冲击性和不平衡性使电网供电质量曰趋恶化，电力参数已成为人们掌握供电线路状态和评价供电质量的重要指标。采用数字信号处理技术进行电力参数的测量，在提高测量精度、实时性和智能化方面具有独特的优势。本文首先对电力参数测试仪的发展状况和背景做了综述。对频率、谐波、电压和电流有效值及其他电力参数测
4、量原理进行了详细的理论阐述。本文频率测量方法是硬件测量法。对于功率的测量，本文采用间接测量算法。接下来，对基于DSP的电力参数测量仪器的总体设计方案进行了介绍。仪器整体分为两大部分：数据采集和处理系统、数据显示和存储系统。其中硬件部分主要包括信号采集和模数转换部分电路、处理器及外围电路、存储器扩展电路、键盘显示电路。采用TI公司的TMS320VC5502芯片作为主处理器。软件部分主要包括主程序、数据采集、数据处理等模块。该装置可用来测量单相、三相交流电路的电压、电流、频率、功率因数、有功和无功功率、视在功率等参量；可对谐波进行实时测量及分析。最后，通过对装置进行误差分析，基本达到预期的设计目标
5、。关键词：电力参数；频率；谐波分析；DSPAbstractIt is very significant that accurate and quick measurement of the electric power parameter for realizing the automation of power network dispatching and guaranteeing the safe operation of power networkWith the development of modem power electronic technology,nonlinear lo
6、ads are extensively applied in production and lifeTheir nonlinearity,impact and imbalance make power quality woPse and worseElectric power parameters become very important for people to grasp power supply line state and appraise electric qualityMeasuring electric power parameters by digital signal p
7、rocessing technology has superiority in improving measurement precision and real-time performanceAt the same time，digitization measurement makes the measurement system more intelligentFirst,this paper introduces the development status and background of electric power parameters test instrument overa
8、llThe paper This frequency measurement method is hardware measuring methodIn harmonic analysisThe improvement of fast Fourier transform the dual spectrum lines interpolation method.This paper adopts the indirect measurement algorithm for the reactive power measurement through the comparison of simul
9、ation resultsThen the overall design scheme for the electric power parameters test instrument based on DSP is introducedThe instrument consists of two main parts：data acquisition and processing system，data display and storage systemThis paper mostly complete the hardware and software design of the d
10、ata acquisition and processing systemThe hm-dware part Signal acquisition circuit 、mostly includes ADC circuit，processor and peripheral circuit， TMS320VC5502which is the product of TI is adopted as the main processor,The software part mostly consists of main program，data acquisition，data processing
11、and communication modules procedure designThis instrument tail measure voltage，current，frequency，power factor,active power and reactive power，apparent power etcIt can realize realtime measurement and analysis of harmonic. Finally，Through the analysis of the whole simulation device, the basic design
12、of the desired goalKey words：Electric Power Parameter；Frequency；HarmonicAnalysis；DSP第1章：绪论1.1课题的目的与意义通过本课题的训练，培养学生在电气工程及其自动化专业方向分析问题、解决问题的能力。掌握基于DSP的智能电力参数测试仪的设计方法1.2课题发展现状和前景展望目前国内外电力参数测量的基本情况在工业生产和日常生活中，电能的质量越来越受到重视。电网的电流、电压过低过高。均可能影响电器设备的正常使用功效及设备寿命，严重的还会危及人身安全。应用于电力系统的电力参数实时测量功能，在变电站一级一般都由远动装RTU
13、(Remote Terminal Unit)来实现；而在普通应用环境中由于侧重于电量的计量功能则多采用电能表来实现，主要是通过将有功功率对时间积分的方式进行有功电能的计量。目前，在我国得到广泛使用的电能表有两种：一种是感应式机械电能表，它是利用三个不同空间和相位的磁通建立起来的交变的移进磁场，在这个磁场的作用下，转盘上产生了感应电流，根据楞次定律，这个感应电流使得转盘总是朝一个方向旋转。转盘的转动经蜗杆传递到计数器，累计转盘的转数，从而达到计量电能的目的。另一种是近几年随着电子工业的发展而出现的电子式电能表，它是利用电流和电压作用于固态电子器件而产生电能输出量的电能计量仪表。机械式电能表由于自
14、身的机械特性导致其稳定性和精度都不尽人意，随着电力市场化改革的不断深入，我国的国电网、省电网在各级电能计量数据采集系统建设中，大部分已将其更新为电子式电能表。结合电力市场运作和管理的实际需要，当前电能量计量仪器的测量已经从简单的有功电度和无功电度测量发展到测量电压(相电压平均值)、电流(相电流平均值1、功率因数、工频频率、无功功率、视在功率、单相或双向电能量、预测热需求、谐波、对称分量，以及其它电力参数值的测量，如相序转换、电压电流非平衡、分时段。而完成的功能也由传统的计量发展到多条记录存储、可与计算机进行数据交换、可进行远程实时测量(有线或无线)等。目前市面上的一些智能型的电力参数测试仪，多
15、采用一片普通单片机cPu(往往是8位机)，同时完成电力参数的计算和整个仪表系统的管理任务，再加上输入变换、AD转换以及字长等诸多环节的影响，致使仪器的整体精度和准确度越来越不能满足日益提高的性能要求。还有一些厂家采用模拟数字变换型电能测量专用芯片(如AD公司的AD7755系列芯片和ATMEL公司的AT73C501芯片组)开发出来的产品，虽然在电能计量上取得了很好的精确度，但整体应用范围较窄，无法实现功能的多样性，移植性较差，对于高速实时信号处理也不适合。DSP技术的高速发展为电力参数测试技术带来了新的变革，特别是在电力系统电压和电流的高次谐波的测量和分析，非正弦情况下的有功电能和无功电能的计量方面，DSP的应用成为了目前电力参数测试仪器开发的最新趋势我国虽然引进了国外一些多功能电力参数测试仪器，但其在功能、价格、维护等方面不能完全适合我国现阶段的需要，因此迫切需要一种高质量、高可靠性、功能齐全、价格低廉的多功能电力参数测试仪。近几年来随着半导体技术的飞速发展，新技术、新产品不断问世，使开发新
