嵌入式電力系統(tǒng)諧波分析儀的算法研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、電力系統(tǒng)中的諧波嚴(yán)重地污染了電網(wǎng)環(huán)境,威脅著電網(wǎng)中各種電氣設(shè)備的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。如何將電力諧波的危害最大限度減少,是目前電力電子領(lǐng)域極為關(guān)注的問題,而解決此問題的關(guān)鍵在于定量地檢測(cè)和分析出諧波的成份、幅值和能量分布等。
　　 本文研究了各種電力系統(tǒng)諧波檢測(cè)方法,由于目前電力諧波檢測(cè)系統(tǒng)大多采用基于快速傅里葉變換的諧波檢測(cè)方法,文中主要研究了基于快速傅里葉變換的諧波檢測(cè)方法。從信號(hào)分析的角度看,諧波分析可以看成是平穩(wěn)信號(hào)的功率譜估計(jì)

2、,因此,在諧波分析儀的具體實(shí)現(xiàn)中,采用了基于周期圖法的電力諧波檢測(cè)算法。在此基礎(chǔ)上,對(duì)基于各種改進(jìn)周期圖法的諧波檢測(cè)算法進(jìn)行了仿真研究。
　　 周期圖法實(shí)現(xiàn)譜分析的關(guān)鍵是高速FFT處理器的實(shí)現(xiàn),因此,本文設(shè)計(jì)了一種基于FPGA的高速FFT處理器,并在CycloneⅡ系列FPGAEP2C35F672C6芯片上實(shí)現(xiàn)了該處理器。當(dāng)系統(tǒng)工作頻率為90MHz時(shí),處理器完成1024點(diǎn)輸入為12位復(fù)數(shù)的FFT需要45.6μs,滿足所設(shè)計(jì)的諧波

3、分析儀系統(tǒng)實(shí)時(shí)性要求,解決了系統(tǒng)實(shí)時(shí)性和資源占用的矛盾。該處理器采用按時(shí)間抽取基4 FFT算法,整個(gè)系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)緩存器單元、旋轉(zhuǎn)因子產(chǎn)生器單元、FFT蝶形運(yùn)算單元、地址生成及控制單元和倒序單元等5個(gè)部分,其中蝶型運(yùn)算單元中的復(fù)乘單元采用改進(jìn)的CORDIC流水線結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn),處理器中的RAM采用雙端口存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。對(duì)設(shè)計(jì)分別進(jìn)行了MATLAB仿真和硬件測(cè)試,然后將測(cè)試結(jié)果與MATLAB計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較,比較的結(jié)果驗(yàn)證了本設(shè)計(jì)的正確性。同時(shí),該處理