發(fā)布時間：2020-03-26 13:26

【摘要】：隨著電子技術(shù)的發(fā)展,各種功率設(shè)備的各項功率指標的測量越來越重要。對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。需要一臺具有高次諧波分析、精確的各種功率參數(shù)測量和實時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程序負責(zé)將FPGA發(fā)送過來的數(shù)據(jù)進行校準和參數(shù)運算,ARM程序負責(zé)人機交互系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)。對采樣數(shù)據(jù)進行校準是實現(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和DFT變換的非線性校準算法,并結(jié)合項目實際情況設(shè)計了合適的校準區(qū)間。仿真結(jié)果表明,在系統(tǒng)存在5%幅度(26dB)隨機白噪聲的情況下,對比校準區(qū)間為半周期的情況,當(dāng)校準區(qū)間為一周期時,算法在滿量程附近的校準誤差從?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)仿真驗證,該算法能夠克服基2-FFT算法的缺陷,精確地計算出各階次諧波的含量。在功率運算方面,本文結(jié)合IEC標準,確定了系統(tǒng)在不同接線方式下功率參數(shù)的測量方法。本文通過實現(xiàn)人機交互界面的數(shù)據(jù)交互和事件管理關(guān)鍵技術(shù),最終樣機的人機交互界面既能對波形進行實時顯示,又能對功率參數(shù)進行多樣化顯示。最后實際做出了一臺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際平臺上進行系統(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;本文通過使用校準算法,并設(shè)計合適的校準參數(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要求。
【圖文】：

圖 6-2 測試平臺實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、實時的功率運算、諧波數(shù)的測量功能等。機交互界面測試圖 6-1 搭建好測試平臺后，設(shè)置三相電能質(zhì)量標準源輸出標準三相相功率校準儀接入待測儀器后，開機并預(yù)熱 30min。將被測功率分析待測功率分析能否正常開機。開機之后，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，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)量標準源輸出三相電壓和電流諧波。通過按鍵進入電壓諧波界面、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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM933.3

【參考文獻】

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本文編號：2601505