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做毕业设计课题:基于单片机的谐波检测仪的设计

时间:2015-04-10 13:28来源:毕业设计网 作者:友好论文中心 点击:
1课题来源:教师科研项目 2课题的目的、意义: 目前,国际上公认的谐波含义为谐波是一个周期电气量的正弦波分量,其频率为基波频率的整数倍。也正因为如此,我们也常称之为告辞谐波。 随着科学技术的发展,电力负荷种类越发繁多,对其电能的消耗特性却使电能
1课题来源:教师科研项目
2课题的目的、意义:
目前,国际上公认的谐波含义为“谐波是一个周期电气量的正弦波分量,其频率为基波频率的整数倍。”也正因为如此,我们也常称之为告辞谐波。
随着科学技术的发展,电力负荷种类越发繁多,对其电能的消耗特性却使电能质量成为新的问题—交流电的波形发生畸变(谐波产生),谐波给电能用户,电力系统带来了验证的危害,当前已把这种危害成为谐波污染。与此同时,高科技企业正如雨后春笋办的大量涌现,他们由于生产的需要对电能质量踢出越来越高的要求。而电力谐波的反应动力系统电能质量好换的一个重要指标,谐波成分的多少,反应了电压和电流实际波形偏离理想波形的畸变程度。因此,谐波的检测和治理成为了一个迫切需要解决的问题。
3国内外现状和发展趋势:
     随着电网谐波污染日益严重,对谐波的监测及综合治理受到了高度重视。为确保供用电质量,许多场合都需要进行谐波检测。谐波检测是谐波问题中的一个重要分支,准确、实时检测出电网中瞬态变化的畸变电流、电压,对抑制谐波有着重要的指导作用,是进行继电保护、判断故障点和故障类型等工作的重要前提。目前,电力系统谐波检测主要是通过谐波电流的测量来实现,这主要有以下几种方法:
1.1采用模拟带通或带阻滤波器检测 1.2基于瞬时无功功率检测  1.3基于傅立叶变换的检测 1.4自适应谐波电流检测法 1.5基于神经网络的检测 1.6基于小波变换的检测   综上所述,带通滤波是早期模拟式谐波检测装置的基本原理,瞬时无功功率理论可用于谐波的瞬时检测和无功补偿等谐波治理领域,傅立叶变换是目前谐波检测中应用最多,应用最广泛的基本理论依据,神经网络理论和小波分析方法应用于谐波测量是目前正在致力研究的新方法和新理论,它可以提高谐波测量的实时性和精准度。
4主要研究内容、关键问题及解决思路:
本课题的主要任务是在基于AT89C51的基础上,来扩展外围电路,实现对谐波的检测,整个系统的搭建都是在protues环境下进行。在此环境下,选择了一款傅里叶分析表,对经过处理后的波形,观察其的幅频特性曲线,从而直观的去了解什么是基波,1次谐波,3次谐波等正弦波,总的来说,就是基于protues的谐波检测的利用。Proteus ISIS 是一款集电子仿真、单片机仿真于一体 EDA 软件,是极具竞争力的仿真软件。 
Proteus ISIS 可以仿真各种复杂的输入电压、电流信号,因此,很容易用来仿真谐波信号的输入。在Proteus ISIS 中,可以仿真各种单片机,这些单片机可以根据各种输入信号,如按键、标准与自定义波形、运行程序,并与仿真各种接口芯片进行通信、仿真 LED 数码管或 LCD 显示。因此,将 Proteus ISIS 应用于谐波检波器的设计,既经济又方便,使得选择这款仿真软件成为必然。
傅立叶变换理论检测法,即将利用计算机仿真软件生成的模拟信号经过模数转换成为数字信号,然后对数字信号进行快速傅立叶分析,得到基波和各次谐波的频率与幅值,来达到谐波检测的目的。这种理论更能直观计算出我们所需要的结果,因此,傅立叶变换理论在谐波分析过程中通常被列。而基于傅立叶变换理论的FFT技术已相当成熟,且FFT是目前谐波检测中应用最广泛的一种谐波检测方法。因此在系统软件设计中,我们采用FFT算法作为谐波检测方法。
 FFT算法的核心单元是蝶型运算。一个mWN点FFT,需要进行m次蝶型运算。在FFT运算中,涉及到算子(第L级第J个算子X(J))与蝶型因子mW的乘法运算。根据复数乘法法则,NW可以看作是正弦值和余弦值的组合,由于余弦函数可以用正弦来替代,为了程序查表方便,程序预制正弦表并按照规律存放。正弦表在固化到程序存储器前,要进行归一化处理。程序采样完毕后,先读取正弦表,然后调用FFT子程序。
整体工作框图如下:

5设计所需要的条件:
    proteus软件、单片机编程工具书、傅立叶变换工具书....
6工作的主要阶段,及时间安排:
    3周        写出和改好开题报告
4-5周         进行谐波检测仪的硬件选用及绘制构架图
6-7周         单片机的代码编写,proteus的运行仿真
8周         毕业论文书写及答辩工作的准备
7指导教师意见:
 
 
 
 
参考文献
[1]江和.proteus仿真在谐波检测器设计中的应用[J].低压电器,2011,(15):56-63.
[2]胡萧,刘小河.电弧炉谐波检测仪的设计研究[J].现代电子技术,2009,(4):35-38. (责任编辑:admin)
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