【正文】 元產(chǎn)生 PWM 輸出以及軟件定時的時基。圖 57 事件管理器 A 功能框圖全比較單元和相應的 PWM 電路的時間基準由 GP 定時器提供，每個比較單元可以單獨設(shè)置為 PWM 模式，這種模式下，全比較單元要受死區(qū)單元和空間向量 PWM 邏輯支配。l MAX 7000S 器件兼容。4. 從I/O引腳到宏單元寄存器的專用通道，提供了快速的輸入建立時間。4 顯示模塊顯示模塊的軟件主要完成的是將檢測的結(jié)果顯示在液晶顯示器上，這樣可以使用戶時時掌握檢測結(jié)果。并對硬件電路板進行了調(diào)試，結(jié)果顯示各部分均正常，說明了硬件電路板設(shè)計的可行性。（3）對軟件進行編程，盡量使能夠用匯編語言，這樣可以提高軟件的效率，從而進一步完善本文設(shè)計的有源電力濾波器實驗系統(tǒng)。512 液晶顯示板調(diào)試結(jié)果說明液晶顯示正常，使得檢測板的設(shè)計可視化程度增強。將要檢測的電流通過A/D采樣送入到DSP中，經(jīng)過A/D處理好的數(shù)字信號被送到檢測自程序中，經(jīng)DSP的處理與計算輸出檢測結(jié)果，通過調(diào)用顯示子程序?qū)z測結(jié)果顯示在液晶顯示器上。l 可編程保密位。l 內(nèi)置JTAG邊界掃描測試電路。僅當一個特定定時器事件發(fā)生時，響應寄存器內(nèi)容才載入工作寄存器。B 事件管理器模塊[28]事件管理器模塊提供了強大的控制功能，特別適合運動控制和電機控制等領(lǐng)域。以A相負載電流為例，進行分析說明。仿真結(jié)果如圖414和圖415所示。 SIMULINK 建模方法本文構(gòu)建 RBF 神經(jīng)網(wǎng)絡時，首先在 Matlab Editor Debugger 編譯器中將所設(shè)計的網(wǎng)絡學習訓練完成并構(gòu)建網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，再在 Matlab 命令行中使用 gensim 生成網(wǎng)絡模型，然后將其放入系統(tǒng)仿真模型中即可。 K MEANS 算法非常簡單，而且非常有效。RBF 網(wǎng)絡的輸出為其隱層各單元的線性組合，即： (l=1,2,…m) (42)傳遞函數(shù)的最大輸出為 1，輸入與權(quán)值的向量距離越接近，則徑向基傳遞函數(shù)的輸出越大，對于給定的輸入x，只有靠近中心部分才被激活，神經(jīng)元輸出為： (43)式中：b 為隱層的閾值，w為權(quán)值， p 為輸入值。雖有一些方法，如遺傳算法、模擬退火算法等，可以避免陷入局部極小點，但一般需要巨大的計算量，從而極大地限制了前饋多層網(wǎng)絡的實時應用。但應該注意到，三相電壓的不平衡勢必造成補償 后的電流不平衡，含有無功和負序分量。其中 R1(t)、R2 (t)是具有積分關(guān)系的兩路參考輸入，i0(t) = ih(t)為系統(tǒng)輸出，即此系統(tǒng)用于檢測高次諧波電流分量總和。自適應諧波電流檢測方法的檢測性能不依賴于外界環(huán)境的變化，并且可以通過調(diào)節(jié)積分增益達到需要的檢測精度和動態(tài)響應。WT的發(fā)展最早可以追溯到1910年Haar提出的小波規(guī)范正交基，但是WT直到1989年才作為新興學科正式誕生。 2,… )是一個完備的正交函數(shù)，所以一個周期函數(shù)f(t)也可以由指數(shù)函數(shù)的線性結(jié)合來表示: (37) 式中： 由于指數(shù)函數(shù)是完備的正交函數(shù)組，利用正交性可求得上式各項系數(shù)為: (38)比較式(32)和式(37)的第 n 次諧波項可得, (39)式中 ： an 和 bn — 實數(shù)Fn 和 Fn —一 般為復 數(shù) 如令，則 (310)將上式代入式()比較可得 , (311) , (312)式()中第n次諧波為: (313)將上式與式()的第n次諧波相比，兩者的初相角θn和n相差900由此可見， 三角Fourier級數(shù)和指數(shù)Fourier級數(shù)既是不同類型的級數(shù)，又是對同一函數(shù)的兩種不同表示方法。進一步分析式（21）還會看到，有源電力濾波器也可以同時用來補償無功功率，這時只需使ic = (ilq + ilh) ，則is = ilp 即電網(wǎng)中就只含基波有功電流分量。無功功率對公用電網(wǎng)的影響表現(xiàn)為：增加設(shè)備容量；設(shè)備及線路損耗增加；使線路及變壓器的電壓降增大，如果是沖擊性無功功率負載，還會使電壓產(chǎn)生劇烈波動，使供電質(zhì)量嚴重降低。定義無功功率 (118)這里，無功功率Q只是反映了能量的流動和交換，并不反映能量在負載中的消耗。引起電力系統(tǒng)諧波的主要諧波源有[5]：(1) 傳統(tǒng)非線性設(shè)備，包括電力變壓器、旋轉(zhuǎn)電動機以及電弧爐等。眾所周知，上述波形畸變無論對供電系統(tǒng)本身還是對用戶都有一定的影響。2008屆測控技術(shù)與儀器專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）電能質(zhì)量動態(tài)檢測技術(shù)的研究畢業(yè)設(shè)計目錄摘 要 1Abstract 1第一章 緒論 3 3 電能質(zhì)量的研究背景及發(fā)展現(xiàn)狀 3 電能質(zhì)量的基本概念 3 電能質(zhì)量問題的產(chǎn)生 3 4 諧波的產(chǎn)生及危害 6 無功功率的基本概念 7 無功功率的產(chǎn)生及對公共電網(wǎng)的影響 10 10 10第二章 有源電力濾波器 11 11 本章小結(jié) 12第三章 諧波電流的檢測方法 13 傅立葉變換法 13 傅立葉變換的基本理論 14 18 19 小波變換法基本理論 20 21 自適應諧波檢測法 21 21 25 其他算法 25 本章小節(jié) 26第四章 神經(jīng)網(wǎng)絡的自適應諧波電流檢測方法及仿真研究 27 27 RBF 神經(jīng)網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)模型 28 RBF 神經(jīng)網(wǎng)絡的參數(shù)調(diào)整 30 33 SIMULINK 建模方法 33 34 36 39第五章 諧波電流檢測系統(tǒng)的實驗研究 40 檢測系統(tǒng)方案及技術(shù)實現(xiàn) 40 硬件部分 41 53 硬件電路板調(diào)試實驗 56 59第六章 總結(jié)與展望 61參考文獻 63致謝 66附錄 67第一章 緒論近年來隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，工作在非線性條件下的各種功率器件(電弧爐、電力機車、各種整流裝置等)得到了廣泛應用，它們在給人類帶來巨大利益同時，也把大量的諧波和無功電流注入到電網(wǎng)，造成系統(tǒng)電壓、電流波形畸變，效率變低，功率因數(shù)變差，并對其他設(shè)備和裝置產(chǎn)生擾動，給電網(wǎng)環(huán)境帶來極大的影響，嚴重威脅電網(wǎng)的電能質(zhì)量和用戶設(shè)備的可靠、安全運行。綜上所述，諧波和無功功率是影響電能質(zhì)量的兩個較為重要的因素。(2) 現(xiàn)代電力電子非線性設(shè)備，包括熒光燈、在工業(yè)界和現(xiàn)代辦公設(shè)備中廣泛使用的電子控制裝置和開關(guān)電源、晶閘管控制設(shè)備等。在這一點上，它和正弦電路中無功功率最基本的物理意義是完全一致的。面對電力諧波和無功功率危害日益廣泛的狀況，兩者的綜合治理問題就顯得十分必要。 本文主要做的工作就是研究補償分量的檢測，控制部分有其他成員來完成，這里不再詳細介紹。一個級數(shù)的系數(shù)可以由另一個級數(shù)的系數(shù)導出。WT采用不同尺度的分析方法能在信號的不同部位得到最佳的時域分辨率和頻域分辨率，為非穩(wěn)態(tài)信號的分析提供了一條新的途徑[13]。（1）自適應干擾對消原理自適應干擾對消技術(shù)是 Widrow 在信號處理中提出的一種信號檢測方法[19]，該方法具有自學習和自適應功能，使檢測系統(tǒng)始終工作在最優(yōu)狀態(tài)，可以把一個信號 s 從加性噪聲 n0中分離出來，其工作原理如圖 1 所示?，F(xiàn)以參考輸入 R1(t) 反饋支路為例來說明其工作原理。并且由于該方法需要進行較多的計算， 時間延時較大，這些都大大地限制了它的應用范圍。徑向基函數(shù)（Radial Basis Function，RBF）理論上為多層前饋網(wǎng)絡的學習提供了一種新穎而有效的手段。輸入與高斯函數(shù)中心的距離越近，隱節(jié)點的響應就越大，輸出單元對隱節(jié)點的輸出進行線性加權(quán)組合，使整個網(wǎng)絡通過非線性基函數(shù)線性組合，完成從輸入向量空間到輸出空間的非線性變換。其中心思想是：求取所有類集中每一樣本點到該類中心的距離的平方和，并使之最小化。該方法簡單易行，可視化程度高，能在線修改網(wǎng)絡參數(shù)并且還能夠生成代碼用于實時仿真。圖 414 畸變電流波形(電源電壓超前負載電流的基波成分1800 )圖 415 基波有功電流波形(電源電壓超前負載電流的基波成分1800 )通過仿真結(jié)果說明，基于 RBF 神經(jīng)網(wǎng)絡的自適應諧波電流檢測方法具有很好的動態(tài)響應及畸變電流檢測精度。當電流互感器輸入額定電流為5A時。TMS320F2812 數(shù)字信號處理器有兩個事件管理器模塊，每個事件管理器包括通用定時器(GP)、比較器、PWM 單元、捕獲單元以及正交編碼脈沖電路(QEP)。這種雙緩沖的特點允許應用代碼在一個周期內(nèi)的任意時刻更新比較周期寄存器。l 改進的ISP特性1. 改進的ISP算法可實現(xiàn)快速編程。l 改進結(jié)構(gòu)特性包括：1. 6個有引腳或邏輯驅(qū)動的輸出使能信號。510 主程序及中斷處理子程序流程圖在諧波電流檢測子程序中，主要是對RBF神經(jīng)網(wǎng)絡的程序設(shè)計，下面是檢測子程序的流程圖。實驗結(jié)論：本次調(diào)試實驗測試了檢測板的各部分 ，結(jié)果反應均能正常工作，說明了檢測板設(shè)計的合理性和可行性。參考文獻[1] Akagi H. New trends in active filter for power Trans. Ind. on Application, 1996，32（6）：1312～1322[2] 肖湘寧，尹忠東，[J]電氣時代，2004（11）[3] 翁利民，. （中國電能質(zhì)量網(wǎng)），2005,6[4] 王兆安，楊君，劉進軍．諧波抑制和無功功率補償．北京：機械工業(yè)出版社，1998 年[5]George J. Wakileh．電力系統(tǒng)諧波——基本原理、分析方法和濾波器設(shè)計．徐政．第一版．北京：機械工業(yè)出版社，2003，[6]林海雪，孫樹勤．電力網(wǎng)中的諧波．第一版．北京：中國電力出版社，2000。在硬件方面，設(shè)計了電源系統(tǒng)，檢測系統(tǒng)，核心處理系統(tǒng)，通訊系統(tǒng)和人機接口系統(tǒng)；在軟件方面，主要設(shè)計了檢測模塊，通訊模塊，監(jiān)測模塊和顯示模塊。3 監(jiān)控模塊監(jiān)控模塊的軟件主要是防止程序突然出現(xiàn)故障，以及程序受到外界干擾跑飛而對看門狗設(shè)計的監(jiān)控程序。 3. 改進的互連資源有利于改善布線性能。3. I/O引腳的上拉電阻保證在縣編程。在 PWM 發(fā)生的情況下，這種定時器周期值的現(xiàn)場改變，就意味著 PWM 載波頻率的現(xiàn)場變化。TMS320F2812 的每個事件管理器有兩個通用定時器，GPGP2 為事件管理器 EVA 的定時器，GPGP4 為事件管理器 EVB 的定時器。處理電路最大輸出電壓計算公式為 (53)最小輸出電壓計算公式為： (54)式中，、——負載電流處理電路輸出電壓；R206——運算放大電路反饋電阻,且R206=在這里，、運算放大電路反饋電阻的構(gòu)成均與上文相同，此處不再贅述。第五章 諧波電流檢測系統(tǒng)的實驗研究 前面幾章中對諧波和無功功率的產(chǎn)生及其危害，有源電力濾波器的結(jié)構(gòu)和基本原理，諧波電流的檢測方法等作了詳細的介紹。經(jīng)過 18 次訓練，歷時 就可以達到目標誤差1104 ，訓練得到網(wǎng)絡隱含層節(jié)點數(shù)為 18，RBF 網(wǎng)絡建立過程的誤差響應曲線如圖 43 所示。通過學習使徑向基的中心位于輸入空間的重要區(qū)域。RBF 網(wǎng)絡雖然只有一層非線性神經(jīng)元，但也能和BP 一樣，實現(xiàn)任意非線性連續(xù)函數(shù)的逼近。RBF網(wǎng)絡可以根據(jù)問題確定相應的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)，而且學習速度快，不存在局部最小問題。這種方法延時更大，和傅立葉分析法相似，只適合于變化緩慢的負載。圖34 自適應諧波電流檢測電路當檢測到輸出電流 i0(t)中含有與R1(t)相同的干擾成分時，i0(t)通過反饋支路中的乘法器M1 與 R1(t)作乘法運算，只有與 R1(t)同頻率的干擾成分與其相乘后才能產(chǎn)生直流分量。圖32中的自適應濾波器對 n1自適應地濾波，自適應濾波器通過最小方差算法自動調(diào)整自身響應，使得誤差信號e達到最小值，即使得濾波器輸出n*0無限接近于噪聲信號 n0，從而可以抵消 n0。 小波變換法基本理論所謂小波，簡單地說，是由一個滿足條件函數(shù)通過平移和放縮而產(chǎn)生的一個函數(shù)族 ,。分解過程如下：己知N = 2m，將{fk}分解成奇、偶兩個序列，則式（314）改寫成： n=0,1,…,N1 (315)由于 故可將式()分成上半部和下半部兩個N/2點的序列計算: (n=0,1,2,…,) (316)將式（）的N/2點DFT再分成奇偶兩部分，即分成4個N/4點DFT，如此分下去，直至分成N/2個2點DFT為止，即最后每個短序列只有兩點，其DFT 運算已不再需乘法。本章主要介紹了有源電力濾波器的工作原理，為下文的檢測技術(shù)提出了能否快速的響應變化的電流的要求。有源電力濾波器作為一種能明顯改善電能質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)，能夠很好地克服傳統(tǒng) LC 無源濾波的缺點。但是，這一定義對無功功率的描述是很粗糙的。隨著電力電子裝置應用的日益增多和裝置容量的不斷加大，這部分所產(chǎn)生的諧波的比重也越來越大，目前已成為電力系統(tǒng)的主要諧波污染源。電力系統(tǒng)中，理論上的電壓和電流波形是工頻下的正弦波，但實際的波形總有不同的非正弦畸變。而我國對這個課題的研究目前多處在起步階段，大部分還停留在實驗室水平。廣義上說，基頻電流與基頻電壓之間的相位額定值也被認為是波形畸變，三相系統(tǒng)中的不平衡電流亦可歸結(jié)為三相系統(tǒng)中的一種波形畸變。諧波電壓含量UH 和諧波電流含量IH 分別定義為 （14）電壓諧波總畸變率THDu (Total Harmonic Distortion)和電流諧波總畸變率THDi分別定義為