【摘要】：隨著電子技術(shù)的發(fā)展,各種功率設(shè)備的各項(xiàng)功率指標(biāo)的測量越來越重要。對(duì)于電壓電流波形有明顯畸變、供電不平衡等場合,普通的功率計(jì)已經(jīng)越來越難以滿足高精度的測量需求;雖然可以采用多種儀器來共同完成測試任務(wù),但測試系統(tǒng)復(fù)雜、搭建難度大。需要一臺(tái)具有高次諧波分析、精確的各種功率參數(shù)測量和實(shí)時(shí)波形顯示功能的多通道高精度功率分析儀來完成所有關(guān)鍵功率參數(shù)的測量。與國外高端產(chǎn)品相比,國內(nèi)的高精度功率分析儀在功能和技術(shù)指標(biāo)上還存在較大差距,因此,高精度功率分析儀的研究很有必要。本文首先設(shè)計(jì)了以O(shè)MAP-L138雙核處理器為核心的高精度功率分析儀的軟件總體方案。在該方案中,DSP程序負(fù)責(zé)將FPGA發(fā)送過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)和參數(shù)運(yùn)算,ARM程序負(fù)責(zé)人機(jī)交互系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)是實(shí)現(xiàn)電壓、電流測量高精度的方法。本文采用了一種基于正弦激勵(lì)和DFT變換的非線性校準(zhǔn)算法,并結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況設(shè)計(jì)了合適的校準(zhǔn)區(qū)間。仿真結(jié)果表明,在系統(tǒng)存在5%幅度(26dB)隨機(jī)白噪聲的情況下,對(duì)比校準(zhǔn)區(qū)間為半周期的情況,當(dāng)校準(zhǔn)區(qū)間為一周期時(shí),算法在滿量程附近的校準(zhǔn)誤差從?6?10~(-4)降低至?1?10~(-4)。在諧波測量方面,由于基2-FFT算法在采樣點(diǎn)數(shù)方面的限制,本文引入了混合基FFT諧波測量算法。經(jīng)仿真驗(yàn)證,該算法能夠克服基2-FFT算法的缺陷,精確地計(jì)算出各階次諧波的含量。在功率運(yùn)算方面,本文結(jié)合IEC標(biāo)準(zhǔn),確定了系統(tǒng)在不同接線方式下功率參數(shù)的測量方法。本文通過實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互界面的數(shù)據(jù)交互和事件管理關(guān)鍵技術(shù),最終樣機(jī)的人機(jī)交互界面既能對(duì)波形進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示,又能對(duì)功率參數(shù)進(jìn)行多樣化顯示。最后實(shí)際做出了一臺(tái)完整的高精度功率分析儀。將研發(fā)的高精度功率分析儀在實(shí)際平臺(tái)上進(jìn)行系統(tǒng)功能和性能測試。測試結(jié)果表明,該高精度功率分析儀的各種參數(shù)測量功能均工作正常;本文通過使用校準(zhǔn)算法,并設(shè)計(jì)合適的校準(zhǔn)參數(shù),將儀器的電壓、電流測量精度從0.088%FS提高至0.04%FS,使本高精度功率分析儀的電壓、電流測量精度符合指標(biāo)要求。頻率、有功功率、無功功率、諧波參數(shù)的測量精度均符合指標(biāo)要求。
【圖文】：

圖 6-2 測試平臺(tái)實(shí)物圖展示功能測試功能性測試主要包括儀器的功能正常性測試、實(shí)時(shí)的功率運(yùn)算、諧波數(shù)的測量功能等。機(jī)交互界面測試圖 6-1 搭建好測試平臺(tái)后，設(shè)置三相電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)源輸出標(biāo)準(zhǔn)三相相功率校準(zhǔn)儀接入待測儀器后，開機(jī)并預(yù)熱 30min。將被測功率分析待測功率分析能否正常開機(jī)。開機(jī)之后，可觀察儀器的顯示是否正面板的按鍵，觀察儀器左側(cè)的屏幕是否做出正確的響應(yīng)，屏幕顯示的正確；頻繁操作按鍵，，觀察儀器是否出現(xiàn)死機(jī)，界面上顯示的參數(shù)是，將測試結(jié)果記錄于表 6-2。數(shù)測量及顯示功能測試

(c)圖 6-3 基本參數(shù)測量功能測試結(jié)果。(a) 數(shù)值顯示；(b) 波形顯示；(c) 矢量圖顯示．諧波分析功能設(shè)置電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)源輸出三相電壓和電流諧波。通過按鍵進(jìn)入電壓諧波界面、流諧波界面和功率諧波界面，觀察電壓、電流、功率諧波的測試結(jié)果是否與三相率校準(zhǔn)儀輸出的諧波一致。測試結(jié)果如圖 6-4 所示，將測試結(jié)果記錄于表 6-2。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM933.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2601505