嵌入式電力系統(tǒng)諧波分析儀的算法研究與實現(xiàn).pdf

1、電力系統(tǒng)中的諧波嚴重地污染了電網(wǎng)環(huán)境,威脅著電網(wǎng)中各種電氣設備的安全經(jīng)濟運行。如何將電力諧波的危害最大限度減少,是目前電力電子領域極為關注的問題,而解決此問題的關鍵在于定量地檢測和分析出諧波的成份、幅值和能量分布等。
　　 本文研究了各種電力系統(tǒng)諧波檢測方法,由于目前電力諧波檢測系統(tǒng)大多采用基于快速傅里葉變換的諧波檢測方法,文中主要研究了基于快速傅里葉變換的諧波檢測方法。從信號分析的角度看,諧波分析可以看成是平穩(wěn)信號的功率譜估計

2、,因此,在諧波分析儀的具體實現(xiàn)中,采用了基于周期圖法的電力諧波檢測算法。在此基礎上,對基于各種改進周期圖法的諧波檢測算法進行了仿真研究。
　　 周期圖法實現(xiàn)譜分析的關鍵是高速FFT處理器的實現(xiàn),因此,本文設計了一種基于FPGA的高速FFT處理器,并在CycloneⅡ系列FPGAEP2C35F672C6芯片上實現(xiàn)了該處理器。當系統(tǒng)工作頻率為90MHz時,處理器完成1024點輸入為12位復數(shù)的FFT需要45.6μs,滿足所設計的諧波

3、分析儀系統(tǒng)實時性要求,解決了系統(tǒng)實時性和資源占用的矛盾。該處理器采用按時間抽取基4 FFT算法,整個系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)緩存器單元、旋轉(zhuǎn)因子產(chǎn)生器單元、FFT蝶形運算單元、地址生成及控制單元和倒序單元等5個部分,其中蝶型運算單元中的復乘單元采用改進的CORDIC流水線結(jié)構實現(xiàn),處理器中的RAM采用雙端口存儲結(jié)構。對設計分別進行了MATLAB仿真和硬件測試,然后將測試結(jié)果與MATLAB計算結(jié)果進行比較,比較的結(jié)果驗證了本設計的正確性。同時,該處理