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目前,电力谐波分析已经成为电力系统领域的一个重要研究方向。近二、三十年来,各种电力电子装置的迅速普及使得公用电网的谐波污染日趋严重,电能质量下降。因此,测量电网及非线性用电设备的谐波分量,掌握系统中谐波的实际情况,对于防止谐波危害、提高供电质量是十分必要的。
考虑到以往应用于电力系统中的谐波分析系统都是使用现成的设备或仪器仪表来完成,尽管方便且准确率比较高,却在网络性、便捷性以及灵活性方面都有不足。如今,网络技术迅猛发展,其具有前所未有的便捷性、灵活性,而且已经融入到各行各业中并发挥着日益重要的作用。为了在电力谐波分析领域充分发挥网络技术的特点,本文以ARM7和uCLinux为开发平台,组建了一个高精度的电力谐波分析系统。
本文对常用的几种谐波分析算法的比较,并对它们的原理、应用现状及存在的问题作了介绍。其中,对加窗插值快速傅立叶算法进行了较为深入的分析和研究,并对该算法所遇到的频谱泄漏、栅栏效应等缺点的原理及解决办法进行了详细分析。最后,本文分析了加Hanning窗插值快速傅立叶算法的具体实现。
本文还提出采用以ARM7和uCLinux为开发平台设计电力谐波分析系统。该系统包括硬件和软件两部分:硬件方面,采用一块ARM开发板为硬件开发平台,板上核心CPU为Samsung公司的ARM7芯片S3C44B0,加上丰富的片外存储器和网口、串口等外围接口,为本系统提供了强大的硬件功能支持。软件方面,完成嵌入式操作系统uClinux的移植,同时为了让板上硬件资源和各种不同的接口充分工作并完成数据采集的任务,我们扩展了一种能及时读取存储数据的JFFS文件系统,并编制相关的系统设备驱动程序,最后,编写应用程序使整个系统具备完成数据采集、数据处理、数据通讯的三部分功能。
总之,本文完成了一个相对新颖且完整的嵌入式电力谐波分析系统的设计工作,具有一定的代表性和实用价值。