基于TMS320C5402芯片DSK平台的电能质量分析
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摘要
本文通过分析国内外电能质量检测装置及分析算法的发展现状，研制了一种基于DSP技术的新型电能质量分析装置。
论文介绍了电能质量的相关概念、衡量指标及其数学分析方法，并且对相关算法运用Matlab中的Simulink软件进行了建模仿真；系统硬件由AD73360为核心的数据采集子板和TMS320C5402 DSK构成；系统软件包括底层的驱动程序和以快速傅立叶变换(FFT)为核心的分析算法程序。
所研制装置实现了对三相电压和电流信号的采集，以及对于所得数据的谐波、功率、电压波动、闪变、频率偏差和三相不平衡等电能质量问题的分析。
By analyzing the present situations of the electric power quality monitoring equipments and algorithm home and abroad, aiming at the demand of power department, A new surveillance device based on DSP(Digital Signal Processing)technology is developed.
This paper analyzes the concepts of power quality and its correlative algorithms and modling firstly. The hardware structure is made up of AD73360 (A/D) and TMS320C5402 DSK at the demand of practical applications of power department.The software includes the drive program and the program of correlative algorithms.
The surveillance device can get the data of sampled three phases voltage and current signals,and the data is analyzed by DSP using the fast Fourier transfonn (FFT) algorithm about the harmonic,the aberration of voltage waveform, voltage fluctuation, flicker, deviation of frequency and three-phase unbalance and so on.
论文介绍了电能质量的相关概念、衡量指标及其数学分析方法，并且对相关算法运用Matlab中的Simulink软件进行了建模仿真；系统硬件由AD73360为核心的数据采集子板和TMS320C5402 DSK构成；系统软件包括底层的驱动程序和以快速傅立叶变换(FFT)为核心的分析算法程序。
所研制装置实现了对三相电压和电流信号的采集，以及对于所得数据的谐波、功率、电压波动、闪变、频率偏差和三相不平衡等电能质量问题的分析。
By analyzing the present situations of the electric power quality monitoring equipments and algorithm home and abroad, aiming at the demand of power department, A new surveillance device based on DSP(Digital Signal Processing)technology is developed.
This paper analyzes the concepts of power quality and its correlative algorithms and modling firstly. The hardware structure is made up of AD73360 (A/D) and TMS320C5402 DSK at the demand of practical applications of power department.The software includes the drive program and the program of correlative algorithms.
The surveillance device can get the data of sampled three phases voltage and current signals,and the data is analyzed by DSP using the fast Fourier transfonn (FFT) algorithm about the harmonic,the aberration of voltage waveform, voltage fluctuation, flicker, deviation of frequency and three-phase unbalance and so on.
引文
1．肖国春，刘进军，王兆安．电能质量及其控制技术的研究进展．电网技术，2000，24(2)42—44．
2．Narain G.Hingorain.Introducing Custom Power.IEEE Spectrum. June, 1995,pp41-48.
3．G.T.Hedt, W.T.Jewell. Pitfalls of Electric Power Quality enhancement. ABB review, 1998, No.3, pp4-12.
4．胡铭，陈珩．电能质量及其分析方法综述．电网技术．2000，24(2)，36—38．
5．何大愚．柔性交流输电技术和用户电力技术的新进展．电力系统自动化，1999，21(6)，pp36-38．
6．何大愚．用户电力技术和柔性交流输电技术．电网技术，1995，19(12)，pp59-63．
7．廖泽龙．电能质量综合测试系统的设计．电网技术，2000，24(2)42-44．
8．Dugan R.C.Megranghan M.F.Benty H.W. Electrical power system quality[M]. New York: MC Graw Hill, 1996.
9．Xu W,Jose J.R,Dommel H W.Amultibase harmonic load-flow solution technique [J]. IEEE Trans on power systems, 1991,6(1); 171～182.
10．Semlven A.Medina A. Computation of periodic steady state in systems with nonlinear components using a hybrid time and frequency domain methodology [J]. IEEE Trans on power Systems, 1995, 10(3); 1498～1501.
11．Daubechies L. Ten lectures wavelets [C]. Philadelphia. Pennsylvania, SLAM Mathematical Analysis, 1992.
12．Riberio P.E. Wavelet transform, An advanced tool for analyzing non stationary harmonic distortions in power systems[C]. Belegna, Italy; Proceeding of the IEEE ICHPS,1994.
13．刘文彦，等．现代测试系统[M]．长沙：国防科技大学出版社，1995．
14．王宾，等．电能质量监测数据的同步处理与装置设计．电力系统自动化，2002，6．
15．陆延信．供电系统中的谐波分析测量与抑制，机械工业出版社出版．
16．李令冬等．电能质量监测，上海宝钢安大电能质量有限公司 资料文件．
17．郑桂芬，程德福．基于Labview中DSP的目标文件加载的实现．电测与仪表，2002，12．
18．邓恒，殷波，查晓明．综合电能质量控制器．电网技术，2002，12，PP80—83．
19．杜爱玲，乔巍，叶焚生．TNS320LF2407在电力谐波分析中的应用．微处理机，2002，
20．袁春，喻寿益．16位数字信号处理器在电力参数监测系统中的应用，计算机与自动化，2000，12．
21．王建华，别朝红，王锡凡．PC机电能质量分析仪的设计与实现．电力自动化设备，2001—4．
22．宗孔德，胡广书．数字信号处理器[M]．北京：清华大学出版社，1987．
23．徐翠薇．计算方法引论[M]．北京：北京高等教育出版社，1985．
24．陈奎孚，焦群英，高小容．改善FFT精度的2种算法比较[J]．中国农业大学学报，1996，1(6)．
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26．殷骏．PA4400电能分析仪WINDOWS 9X应用程序简介．高压工程，2001，4，pp44—46．
27．段晓明．DZJ-1F型电能质量监测仪的研制．华北电力技术，1998，4，pp14—16．
28．汪小平，杨维翰，王绍兰．便携式电能质量分析仪的研制．电测与仪表，2000，3，pp19—21．
29．吴竟昌，孙树勋．电力系统频率[M]．北京：水利电力出版社，1998．
30．蔡云飞，王朝玉．通用电气变量监测与分析装置的研制．电气自动化，2002，1，pp56—58．
31．程佩青．数字滤波与快速傅立叶变换．清华大学出版社，1990．
32．孙树勤．电压波动与闪变．北京：中国电力出版社，1998．
33．史旺旺，陈虹．交流采样的误差分析与补偿．1999，36(406)：4～6．
34．吴道虎等．新型多功能电能电能质量监测仪的研制．电测与仪表，1997，6，Pp27～29．
35．朱承治，莫曦．电能质量监测仪的软件设计．贵州电力技术，2002，8，35～37．
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37．童乃文，程勇．数据采集与接口技术．浙江大学出版社，1995(4)．
38．程佩青．数字信号处理教程．清华大学出版社，1996(7)．
39．姬红兵，谢维信，贺伟．一种基于数字信号处理器的有效FFT实现．西安电子科技大学学报，1998(8)．
40．艾树峰，韩莉如．一种高可靠性数据采集系统的设计与实现[J]．电讯技术，2001，6，90-93．
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43．孙树勤．电压波动与闪变[M]．中国电力出版社，1998．
44．张雄伟．DSP芯片原理与开发应用[M]．电子工业出版社，1997．
45．周珍垠，杨维韩．使用虚拟仪器平台的电能质量分析仪．安徽电力职工大学学报，2002，9．
46．程璐．基于TMS320C5402芯片DSK平台的电能质量分析的数据．采集南京理工大学，2004．3．
47．孟昭敦等．电力系统测频的自适应算法．电力系统及其自动化学报，1998(6)10—2．
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49．赵刚等．闪变值计算方法的研究．电网技术，Vol．25 No．11．
50．清源科技．TMS320C54X DSP硬件开发教程．机械工业出版社，2003．9．
51．Andrew Bateman，Iain Paterson-Stephens著，陈健等翻译．DSP算法、应用与设计．机械工业出版社 2003．7．
52．张雄伟，陈亮，徐光辉．DSP芯片的原理与开发应用(第三版)．电子工业出版社，2003．2．
53．汪安民．TMS320C54xxDSP使用技术．清华大学出版社．2002．7．
54．邱关源．电路．电路高等教育出版社，1998，10．
55．Texas Instruments. TMS320C54x DSP Reference Set, Volume 1 : CPU and Peripherals.
56. Texas Instruments. TMS320C54x DSP Reference Set,Volume 2: Mnemonic Instruction Set.
57. Texas Instruments. TMS320C54x DSP Reference Set, Volume 4: Applications Guide.
58. Texas Instruments. TMS320C54x DSP Reference Set, Volume 5: Enhanced Peripherals.
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60. ANALOG DEVICES. AD73360L Six-input Channel Analog Front End Wendy X.Fang, TLV320AIC12/13/14/15 Codec Operating In Stand-Alone Slave Mode. TI Application Report, May 2002.
61. Wendy X.Fang and Perry Milleor Interfacing the TLV320AIC10/11 Codec to the TMS320C5402 DSP. Texas Intruments Application Report,Nov 2000.
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