基于雙CPU和嵌入式Linux的便攜式電能質(zhì)量分析儀的研究.pdf

1、隨著我國國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展和堅強智能電網(wǎng)建設(shè)的深入，大量采用新技術(shù)的電氣設(shè)備被應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，使得現(xiàn)代電網(wǎng)的電力負(fù)荷構(gòu)成發(fā)生了巨大的變化。一方面，對電磁干擾較為敏感的新型電氣設(shè)備對電能質(zhì)量的要求越來越高;另一方面，大量非線性、沖擊性負(fù)荷的普及應(yīng)用導(dǎo)致公用電網(wǎng)諧波污染及電能質(zhì)量的下降，引起各種電能質(zhì)量問題的產(chǎn)生。隨著電力市場對電能質(zhì)量重視程度的日益提高，對電能質(zhì)量的檢測手段也提出了更高的要求。因此研究與設(shè)計一種高性能的電能質(zhì)量

2、分析儀具有十分重要的現(xiàn)實意義。
　　 本文對基于雙CPU及嵌入式Linux的便攜式電能質(zhì)量分析儀進(jìn)行設(shè)計，詳細(xì)介紹了分析儀硬件電路設(shè)計方案及軟件編程思想。分析儀由底層DSP數(shù)據(jù)處理平臺和上層ARM11控制管理平臺組成。DSP數(shù)據(jù)處理平臺采用硬件鎖相倍頻技術(shù)，對調(diào)理后的電網(wǎng)交流信號實現(xiàn)整周期同步交流采樣，軟件算法上采用加窗FFT算法減小頻譜泄漏和柵欄效應(yīng)。ARM11控制管理平臺采用嵌入式Linux操作系統(tǒng)，實現(xiàn)分析儀良好的人機交互

3、界面、儀器管理配置以及聯(lián)網(wǎng)通信。雙CPU之間使用SPI總線進(jìn)行通信。本設(shè)計不僅能夠檢測公用電網(wǎng)的三相電壓有效值、三相電流有效值、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)等基本電參量，而且能夠檢測電壓偏差、頻率偏差、三相不平衡度、電網(wǎng)諧波、電壓波動和閃變等國標(biāo)中規(guī)定的電能質(zhì)量指標(biāo)，并具有以太網(wǎng)通訊功能。
　　 論文首先介紹了課題的選題背景及研究意義，通過對比常用電能質(zhì)量分析算法，選用加窗FFT算法對電能質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行數(shù)字化計算，并對F

4、FT算法實際應(yīng)用中需要注意的問題進(jìn)行了分析。然后采用模塊化的設(shè)計思想，對分析儀的硬件和軟件系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計。硬件設(shè)計包括信號調(diào)理模塊設(shè)計、頻率跟蹤模塊設(shè)計、A/D數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計、DSP數(shù)據(jù)處理模塊設(shè)計及ARM11控制管理模塊設(shè)計。軟件設(shè)計包括DSP主程序設(shè)計、頻率測量程序設(shè)計、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換控制程序設(shè)計、加窗FFT數(shù)據(jù)處理程序設(shè)計、SPI通訊程序設(shè)計、嵌入式Linux軟件開發(fā)環(huán)境搭建、Linux中S3C6410SPI設(shè)備添加及通訊程序設(shè)計