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谈谈参量变频电源电参数测量系统设计和

收藏本文 2024-03-24 点赞:9102 浏览:33777 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:随着电力电子的迅速进展,变频电源以其低能耗和高效率等优点,在工业上利用得越来越广泛。变频电源作为一种经典的电力电子设备,其输出含有丰富的电压和电流谐波,并且具有可调节频率范围大、速度快等特点,变频电源性能的性能直接联系到整个系统的可靠性和安全性,由此对变频电源性能的检测也越来越受到重视,说明了对变频电源电参量测量的探讨具有重要的作用。论文综述了长期以来国内外各种采样技术和电参数测量算法的探讨和运用近况,根据变频电源可调节频率范围大、速度快的输出特性,提出了以DSP和FPGA为硬件核心的总体设计案例,采取新型的AD芯片和有效的算法进行制约实现。与针对工频设计的传统仪器相比,系统能解决变频电源输出范围宽且变化快的测量不足。论文首先探讨了各种采样测量策略,然后采取了交流同步采样技术;为了过滤高次谐波造成的影响,并且精确地测量信号频率,建立了基于汉宁窗的FIR数字滤波器模型;针对变频电源的谐波测量,浅析了各种谐波算法,综合权衡后采取快速傅里叶变换进行谐波浅析,并以傅里叶变换为基础,相应地提出了改善的策略和其它电参量的测量算法,通过MATLAB编程进行了数字仿真,验证了算法的正确性和有效性。根据论述浅析和实际具备的条件,论文设计了基于TMS320F2812DSP和FPGA的测量系统,选择新型16位AD芯片初步达到了测量目的。结合测量系统的设计原理介绍了各模块运转的原理和策略,重点浅析了利用FPGA实现的系统时序制约功能,并给出了基于FPGA时序制约模块的程序设计和系统仿真结果。在实验室内进行了比较实验,通过实验初步验证了系统设计案例的正确性和可行性,最后以对优化系统误、软硬件调试等角度提出了可以改善的对策。关键词:变频电源论文电参量论文谐波论文DSP论文FPGA论文

    摘要4-5

    ABSTRACT5-9

    第一章 绪论9-14

    1.1 课题探讨的背景及作用9

    1.2 变频电源电参数测量系统的探讨近况9-13

    1.2.1 变频电源电参数测量的策略9-12

    1.2.2 交流电参量测量技术的国内外近况12-13

    1.3 本论文主要探讨内容13-14

    第二章 系统论述的浅析与仿真14-33

    2.1 谐波浅析14-20

    2.1.1 谐波的定义及其算法14-17

    2.1.2 傅里叶变换浅析17-19

    2.1.3 傅里叶变换缺陷及处理策略19-20

    2.2 FIR 滤波器的建立20-24

    2.2.1 FIR 滤波器的设计策略20-22

    2.2.2 FIR 滤波器仿真22-24

    2.3 基于 DFT 插值法的频率测量算法24-28

    2.3.1 频率测量算法24-25

    2.3.2 DFT 插值法的频率估算算法25-27

    2.3.3 频率测量的 Matlab 仿真与结果27-28

    2.4 有效值与功率的测量28-32

    2.4.1 非正弦情况下电参量的定义28-30

    2.4.2 基于 FFT 的电参量算法30-32

    2.5 本章小结32-33

    第三章 变频电源电参数测量系统的硬件设计33-45

    3.1 系统硬件总体设计33

    3.2 硬件模块设计33-44

    3.2.1 DSP 处理模块34-36

    3.2.2 电源电路设计36

    3.2.3 双口 RAM 模块36-37

    3.2.4 信号调理模块37-39

    3.2.5 A/D 转换模块39-40

    3.2.6 USB 通信模块40-42

    3.2.7 FPGA 时序制约模块42-44

    3.3 本章小结44-45

    第四章 变频电源电参数测量系统的软件设计45-58

    4.1 系统主程序设计45-46

    4.2 软件模块设计46-57

    4.2.1 数据采集程序46-51

    4.2.2 数据处理程序51-53

    4.2.3 通信程序53-56

    4.2.4 上位机程序56-57

    4.3 本章小结57-58

    第五章 实验与验证58-63

    5.1 谐波浅析实验58-59

    5.2 电参量测量比较实验59-63

    结论63-65

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