基于DSP的雙向功率計量與諧波檢測系統(tǒng)研究設(shè)計.pdf

1、隨著含有分布式電源的家庭微電網(wǎng)接入電力系統(tǒng)，自發(fā)自用/余電上網(wǎng)的工作模式使得配電網(wǎng)的潮流分布呈現(xiàn)出雙向性，由此帶來了雙向電能計量問題。此外，家庭微網(wǎng)中大量的電力電子設(shè)備已經(jīng)成為居民用電的主體，如微波爐、計算機、充電汽車、儲能電池整流裝置等，由此造成的非正弦工況需要功率計量裝置具有更公平合理的計量方案、算法，而且能夠同時監(jiān)控用戶的電能質(zhì)量以制定不同的收費策略。
　　分布式電源的雙向電能計量以有功計量為核心，本文以傳統(tǒng)的計量關(guān)口作為計

2、量點，利用基波功率方向同四象限功率定義相結(jié)合判定雙向功率的方向。
　　傳統(tǒng)的功率理論和計量方法是建立在正弦情況下，在非正弦情況下的諧波會造成電能表計量不準(zhǔn)確、不公平。本文對比分析了非正弦工況下頻域、時域、時頻結(jié)合的三種功率理論對計量影響，進(jìn)行了MATLAB仿真分析驗證。結(jié)合電流物理分量(CPC)功率理論中背景諧波和反射諧波的定義，本文提出一種綜合計量方案，即微電網(wǎng)正向受電時分別計量基波有功、背景諧波有功、反射諧波有功、絕對值無功，

3、微電網(wǎng)反向饋電時分別計量基波有功、諧波有功。
　　本文采用快速傅里葉(FFT)方法進(jìn)行諧波檢測和功率計算，分析了其產(chǎn)生頻譜泄漏和柵欄效應(yīng)的原因、以及常用窗函數(shù)和檢測精度問題。針對非同步采樣，本文基于時域漢寧窗互乘的方法構(gòu)建了三項余弦組合窗，分析互乘漢寧窗的時頻特性，并同漢寧窗、四項萊夫文森特窗進(jìn)行仿真對比分析。并采用雙譜線插值法結(jié)合互乘漢寧窗改進(jìn)FFT算法，對改進(jìn)的算法進(jìn)行了諧波檢測和功率計量仿真，結(jié)果表明改進(jìn)算法可以有效抑制頻譜

4、泄漏，對功率計量和諧波檢測有較高的精度。
　　在互乘漢寧窗雙譜線插值改進(jìn)FFT算法的基礎(chǔ)上，本文基于TMS320F28335 DSP和AD7606硬件結(jié)構(gòu)，研究開發(fā)一款功率計量和諧波檢測一體化的裝置，完成了系統(tǒng)的硬件、軟件設(shè)計和外設(shè)電路制作調(diào)試。詳細(xì)介紹了硬件芯片資源分配、核心電路、高頻信號采集電路、通信電路。根據(jù)模塊化設(shè)計流程，設(shè)計和調(diào)試系統(tǒng)主程序、電參量計算程序和串口通信程序，同時利用DMA上傳采樣數(shù)據(jù)至DSP以保證實時性。采