隨著現(xiàn)代高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,電機(jī)技術(shù)已逐漸成熟,它作為機(jī)電能量轉(zhuǎn)換裝置,普遍應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域及人們的日常生活中。未來(lái)的電機(jī)將向高效率、高功率密度、高可靠性、低噪聲以及良好的可控性和可替換性方向發(fā)展。除此之外電機(jī)控制也在向智能化的方向發(fā)展,智能化控制被應(yīng)用于許多領(lǐng)域,因此電機(jī)控制下對(duì)電能質(zhì)量的要求越來(lái)越高。由于非線性負(fù)載及電力電子元件的大量使用,會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重諧波污染,所以治理諧波顯得尤為重要。這就要求有良好的算法去檢測(cè)諧波,故本文采用FFT對(duì)電機(jī)諧波進(jìn)行分析。本文首先介紹電信號(hào)的采樣原理及硬件同步采樣、軟件同步采樣、異步采樣三種采樣方法及實(shí)現(xiàn)方法。并根據(jù)建立電壓電流等電量檢測(cè)的相關(guān)數(shù)學(xué)模型,利用傅里葉變換得到電壓和電流信號(hào)的頻帶特征、計(jì)算各頻率電壓和電流信號(hào)的特性(包括頻率、幅值、相位、有效值)。針對(duì)快速傅里葉算法存在柵欄效應(yīng)、頻譜混疊、截?cái)嘈?yīng)等問(wèn)題,對(duì)FFT算法進(jìn)行改進(jìn),提出一種加漢寧窗的FFT算法。同時(shí)針對(duì)該算法,本文利用MATLAB建立交-直-交變頻仿真模型分析其諧波含量,用以檢驗(yàn)算法的合理性。然后詳細(xì)介紹模擬濾波器和數(shù)字濾波器的原理及異同,并利用MATLAB分別對(duì)二階巴特沃斯低通模擬濾波器和FIR數(shù)字濾波器進(jìn)行設(shè)計(jì)并分析濾波器的幅頻和相頻響應(yīng)。同時(shí)運(yùn)用MATLAB設(shè)計(jì)實(shí)例,建立SPWM逆變電路檢驗(yàn)二階巴特沃斯濾波器的濾波性能,利用FFT分析其諧波含量,得出經(jīng)濾波后的波形為正弦波,其電壓THD由64.39%降至1.47%,可知其濾波性能良好。最后本文實(shí)驗(yàn)部分所選電機(jī)為750W永磁同步電機(jī)。硬件設(shè)計(jì)部分選用DSP28335作為主控芯片,主要設(shè)計(jì)模塊包括對(duì)信號(hào)檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)、A/D轉(zhuǎn)換電路及外圍電路的設(shè)計(jì)、鎖相環(huán)的設(shè)計(jì)等;軟件部分主要基于CCS軟件編程實(shí)現(xiàn)控制相關(guān)的硬件電路從而達(dá)到電量信號(hào)檢測(cè)及處理信號(hào)的目的。
【學(xué)位單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM30
【部分圖文】：

文著重介紹硬件同步采樣、軟件同步采樣和異步步采樣法名跟蹤采樣，單從字面意思即要求所采集電信號(hào)測(cè)交流信號(hào)的周期T 、每?jī)牲c(diǎn)之間相隔的時(shí)間d來(lái)表示同步采樣，它們滿足數(shù)學(xué)關(guān)系式T = Nd。實(shí)期，所以需要保障采樣截取區(qū)間與被測(cè)連續(xù)信號(hào)樣是：由專門的硬件電路產(chǎn)生同步于被測(cè)信號(hào)的比的優(yōu)點(diǎn)是它可以克服截?cái)嗾`差，大大的提升了 = Nd且 N > 2M(M 為被測(cè)信號(hào)所含最高次諧波次中采樣周期與被測(cè)信號(hào)周期難以達(dá)到完全同步，信號(hào)會(huì)產(chǎn)生泄漏誤差，故用硬件同步采樣時(shí)需要電機(jī)控制，信號(hào)測(cè)量等行業(yè)能夠高性能的完成信功能。其電路如圖 2-1 所示。

x2(0)=x(1) x2(0) W0x2(1)=x(3)x2(2)=x(5)x2(3)=x(7)x2(1) W0x2(2) W0x2(3) W0x(4)x(5)x(6)x(7)4點(diǎn)DTF（奇數(shù)）圖 2-2 8 點(diǎn) FFT 蝶形圖Fig. 2-2 8 point FFT butterfly figure明：若基于 FFT 運(yùn)算的點(diǎn)為 32，根據(jù)上述理論知識(shí)，先數(shù)均為 16 個(gè)點(diǎn)的部分，然后再將 16 個(gè)點(diǎn)分成兩個(gè)點(diǎn)為到達(dá)到最基本的 FFT 運(yùn)算，對(duì)其加以計(jì)算，如圖 2-3。( )1X k( )2X kkNW( ) ( )1 2kNX k +W X k( ) ( )1 2kNX k W X k圖 2-3 基 2 蝶形運(yùn)算圖Fig. 2-3 base 2 butterfly diagram-4 所示為 8 點(diǎn)基 2 的 FFT 流程圖。

20 130 122 1 1414 ( 1)4( 1)Rf QcRf c A Qc kc A Q cππ= = + = = + (3-9)3.1.2 二階巴特沃斯低通濾波器設(shè)計(jì)實(shí)例基于 3.1.1 對(duì)巴特沃斯的詳細(xì)介紹，并根據(jù)其推導(dǎo)參數(shù)公式(3-9)，特設(shè)計(jì)仿真參數(shù)如表 3-1。表3-1 有源濾波器仿真參數(shù)Table 3-1 Simulation parameters of active filter參數(shù) 數(shù)值 參數(shù) 數(shù)值 參數(shù) 數(shù)值截止頻率cf /Hz 1500 電阻 R2/ kΩ 7.48 電容 c1/nf 10電阻 R1/ kΩ 7.48 電阻 R3/ kΩ 3.74 電容 c2/nf 40該部分采用 Matlab/Simcape 虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行搭建，模型如圖 3-2。其幅頻和相頻響應(yīng)波特圖如圖 3-3 所示。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2879905