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随着我国工业化进程的迅猛发展,电网装机容量不断加大,各式各样的电力电子装置在电力系统、工业等各种领域得到了广泛应用,但是由于电力电子装置是一种非线性的时变拓扑负荷,其产生的各种谐波和无功功率会注入电网,使得设备的容量和线路损耗增加,造成发配电设备效率的下降,影响了供用电质量,是电力系统安全稳定运行的潜在威胁。现阶段,电磁干扰、谐波污染及功率因子的降低已成为电网的三大公害,因此,通过研究和分析谐波的成因,为电力系统的谐波干扰提供一种先进的检测方法,对提高电能质量、满足用户需求具有重要的现实意义。
基于嵌入式系统在网络和软件移植方面的优越性,本文以ARM9芯片和Linux操作系统为开发平台,组建了一个谐波检测分析系统。同时对电力系统谐波检测算法进行了深入研究,综合比较了各种算法的计算量、精度、实时性、可靠性、实现难易性等方面,以加海宁窗的FFT算法为核心的谐波检测算法。硬件上以三星公司的S3C2410芯片为核心,综合探讨了满足谐波检测所需的硬件调理电路,主要包括谐波采样模块、信号处理模块、通讯模块、电源转换模块及数据传输模块等。在软件系统中引入Linux操作系统,根据硬件系统所需裁剪Linux内核,并对其进行编译、安装,同时完成Bootloader、根文件系统的烧写。在此基础上整理编写相应的驱动程序和应用层通用网关接口程序,完成主体程序设计。
本文通过对实验室三相异步电机变频调速时的交流侧进行谐波采样,综合分析测试了软、硬件系统的合理性。在以太网通信的基础上,通过构建Web服务器及编写应用层通用网关接口CGI程序,在实验室条件下,用户通过客户端的浏览器便可获得实时的谐波数据,并结合有关国家标准对谐波检测的效果进行分析。