【正文】 單位代碼 10144分類號 編號 碩士學(xué)位論文題目 研究生姓名 （ 屆 專業(yè) ）導(dǎo)師姓名 論文完成日期 分類號：TM769 密級： U D C ： 編號： 工學(xué)碩士學(xué)位論文 基于嵌入式系統(tǒng)的電力諧波檢測技術(shù) 應(yīng)用研究 碩士研究生：田閩哲 指導(dǎo)教師 ：于 洋 教授 學(xué)科、專業(yè)：檢測技術(shù)與自動化裝置 沈陽理工大學(xué) 2010年3月分類號：TM769 密級： U D C ： 編號： 工學(xué)碩士學(xué)位論文 基于嵌入式系統(tǒng)的電力諧波檢測技術(shù) 應(yīng)用研究 碩士研究生 ：田閩哲 指導(dǎo)教師 ：于 洋 教授 學(xué)位級別 ：工學(xué)碩士 學(xué)科、專業(yè) ：檢測技術(shù)與自動化裝置 所在單位 ：信息科學(xué)與工程學(xué)院 論文提交日期：2009年12月 論文答辯日期：2010年03月 學(xué)位授予單位：沈陽理工大學(xué) 摘 要中國國家電網(wǎng)公司 2009 年 5 月首次公布了智能電網(wǎng)計劃，致力于推動堅強(qiáng)可靠、經(jīng)濟(jì)高效、清潔環(huán)保的現(xiàn)代電網(wǎng)。隨著電網(wǎng)中大功率非線性負(fù)載的增加，諧波對各種電力設(shè)備、通信設(shè)備及線路產(chǎn)生的有害影響日益加深，成為智能電網(wǎng)建設(shè)的不利因素。如果能夠確切掌握電網(wǎng)中諧波的實際狀態(tài)，就可以采取相應(yīng)措施避免諧波導(dǎo)致的危害，有利于電網(wǎng)安全運(yùn)行。本文研究的目的是基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和瞬時無功功率理論檢測三相三線制對稱電路中的諧波含量。本文系統(tǒng)分析了前向型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中訓(xùn)練樣本的形成方法和瞬時無功功率理論中的檢測法，并利用 MATLAB 工具對這兩種算法進(jìn)行了仿真分析。根據(jù)仿真分析的結(jié)果，本文設(shè)計了諧波檢測系統(tǒng)實現(xiàn)方案，方案采用嵌入式技術(shù)以瞬時無功功率理論為基礎(chǔ)，以 S3C2440 處理芯片為硬件核心，并設(shè)計了電源及通信電路、存儲電路、顯示電路以及諧波同步采樣電路。軟件實現(xiàn)以 Windows CE 嵌入式操作系統(tǒng)為平臺，設(shè)計了 Boot loader 程序、底層驅(qū)動程序以及上層應(yīng)用程序。本文設(shè)計的諧波檢測系統(tǒng)采用瞬時無功功率法，由仿真及實驗結(jié)果可以看出該方法具有計算量小，精度高，速度快等特點，為有源濾波器等諧波治理裝置提供了一種快速檢測的實現(xiàn)方法，使其諧波抑制效果更好。關(guān)鍵詞：諧波，嵌入式，前向型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，瞬時無功功率理論目 錄第 1 章 緒論..................................................... 1 概述......................................................... 1 諧波概念及檢測指標(biāo)........................................... 1 電力諧波檢測理論的研究現(xiàn)狀................................... 2 本文主要工作................................................. 4第 2 章 電網(wǎng)諧波檢測及分析計算................................... 5 基于多層前向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的諧波檢測............................... 5 人工神經(jīng)元模型............................................. 5 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模型......................................... 6 利用 ANN 檢測諧波.......................................... 7 MLFNN 的仿真分析 .......................................... 11 基于瞬時無功功率理論的諧波檢測法 ............................ 13 基于功率不變條件下的坐標(biāo)變換基礎(chǔ)........................... 13 ipiq 算法基礎(chǔ) ............................................ 15 任意次諧波的檢測........................................... 18 瞬時無功功率法的仿真分析................................... 19 本章小結(jié)..................................................... 21第 3 章 基于嵌入式系統(tǒng)的諧波檢測................................. 22 嵌入式系統(tǒng)概述............................................... 22 嵌入式系統(tǒng)的定義........................................... 22 嵌入式系統(tǒng)的特點........................................... 22 嵌入式系統(tǒng)的組成........................................... 23 諧波檢測系統(tǒng)的硬件方案....................................... 23 處理器方案................................................. 23 存儲方案................................................... 26 顯示及同步采集方案 .........................................27 諧波檢測系統(tǒng)的軟件方案 .......................................28 OEM 層 .....................................................28 系統(tǒng)層 .....................................................29 應(yīng)用層 .....................................................30 本章小結(jié) .....................................................30第 4 章 諧波檢測系統(tǒng)硬件設(shè)計 .....................................31 電源及通信接口電路 ...........................................31 電源電路 ...................................................31 JTAG 接口電路 ..............................................31 USB 接口電路 ...............................................33 存儲器及 LCD 接口電路 ........................................34 S3C2440 與 SDRM 的接口設(shè)計 .................................34 S3C2440 與 FLASH 接口的設(shè)計 ................................35 S3C2440 與 LCD 的接口設(shè)計 ..................................36 諧波同步采集電路 .............................................38 電壓、電流互感器 ...........................................38 過零檢測電路 ...............................................39 信號同步電路 ...............................................40 A/D 芯片及接口電路 .........................................41 本章小結(jié) .....................................................43第 5 章 諧波檢測系統(tǒng)軟件設(shè)計 .....................................44 軟件開發(fā)整體結(jié)構(gòu) .............................................44 Boot Loader 開發(fā) .............................................45 底層驅(qū)動開發(fā) .................................................48 流驅(qū)動的概念 ...............................................48 AD 驅(qū)動 ....................................................50 LCD 流驅(qū)動 .................................................50 諧波檢測系統(tǒng) WINCE 移植 ......................................51 應(yīng)用層軟件設(shè)計............................................... 55 采樣周期和 A/D 轉(zhuǎn)換的控制.................................. 56 諧波分析算法的實現(xiàn)......................................... 57 變換矩陣 C32 的實現(xiàn) ....................................... 57 變換矩陣 C 的實現(xiàn) ......................................... 58 數(shù)字低通濾波器的設(shè)計....................................... 60 試驗結(jié)果分析................................................. 61結(jié) 論............................................................ 64參考文獻(xiàn)......................................................... 65攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和獲得的科研成果....................... 67致 謝............................................................ 68第 1 章 緒論 概述隨著電力電子技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛，使得電網(wǎng)中的感性和容性負(fù)載大量增加，導(dǎo)致大量電力諧波的產(chǎn)生，它們對電力設(shè)備，電能質(zhì)量和通訊線路等帶來有害的影響。電力諧波已日益成為人們關(guān)注的問題。電力諧波帶來的嚴(yán)重影響己經(jīng)危害到用電設(shè)備、變電站設(shè)備和電力系統(tǒng)載波通訊。怎樣降低將諧波對用電環(huán)境造成的影響，建設(shè)“綠色”電網(wǎng)，是目前電力電子領(lǐng)域極為關(guān)注的問題，而問題首先要解決的就是對諧波含量的幅值、相位定量，這正是我們進(jìn)行電力諧波檢測的目的所在。由于現(xiàn)代工