文档介绍：中文摘要塞銮迢盔堂亟±』盛±本文首先系统地介绍了国内外单相阻抗测量的研究状况和己经达到的技术水平,以及当前广泛使用的测量仪器中存在的问题。介绍了多种阻抗测量的原理与实现方法,阐述了矢量电压电流法的优点及本设计采用矢量电压电流法的依据。其次根据矢量电压电流法测量阻抗的特点和耳前国内单相阻抗测量仪应用的实际情况,提出了本课题设计的基于牡ハ嘧杩共饬恳堑恼隹蚣芙峁埂⒁实现的功能、实现这些功能的硬件设计方案和部分软件设计思想。在硬件设计方面,采用了基于南低场2⒉捎媚?榛杓疲攵圆煌合的使用需要,将阻抗测量仪分为信号采集调理模块电路和数据处理电路模块,分别独立开发电路板,这两个模块可配合使用,也可单独使用。设计上选用高性能的魑4砥鳎浞掷闷淝看蟮脑怂隳芰推谕庾试并采用数字信号处理的方法,进行信号的信噪分离和矢量分解,使该测量仪具有高速,宽量程,测量准确的优点。同时提供了/虲等灵活的接口电路,为测量仪提供了一定的可扩展性。为实现电压电流法测量阻抗值,专门设计了信号发生电路和电压电流采样电路,其中信号发生电路能够产生频率为的近似正弦波信号,便于实现在不同频率值的激励信号下的电压电流法测量阻抗,也能够满足一定范围内的扫频模式测量。电压电流采样电路选用了高精度互感器,能够准确地测量到被测量阻抗上产生的响应电压/电流信号。采用了归一化方法设计抗混叠低通滤波器电路,取代了传统意义上用传递函数来设计低通滤波器电路;采用了锁相环电路和硬件测频电路,有效地减少了频谱泄漏及其带来的误差,并提高了测频精度,实现了对激励信号频率进行实时跟踪,用于验证激励信号的准确度。在部分软件设计方面,编写了疍数据采集程序、荽砗图扑愠绦以及胪馍杞涌诔绦颉该测量仪被应用在了中国首条无砟轨道一隧渝线无砟轨道试验段实车综合试验中,。得到了相关试验数据。评估了所设计的测量仪的性能并根据测量结果提出了改进方案。论文中详细介绍了测量仪的测量原理和设计方案,给出了硬件电路和软件实现方法以及具体的软、硬件实现过程和相关的试验结果。关键词:阻抗测量,数字信号处理,藕欧⑸缏罚馄档缏罚分类号:.籘籘茔僮鹬生塞撞噩锁相环
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第一章引言研究背景和意义国内外现状阻抗是电力系统中一个非常重要的参数,阻抗测量是现代电力工程测量的重要组成部分。然而,在实际工程测量中,阻抗测量并不是一项简单的工作,往往涉及复杂的信号处理技术。电力传输系统,如三相输电线、电气化铁道牵引网等,其所表现出的阻抗特性与普通集总参数电路有所不同。回路阻抗通常在不同的频率下有不同的取值“RU莆盏缌Υ湎低车牡缙阅埽枰V5酪欢ㄆ德史围内的阻抗一频率特性。比如,计算电力机车或动车组的高次谐波在牵引网上的分布,计算输电线路的电磁暂态等,都需要掌握不同频率下的回路阻抗值。由于电力传输回路实际情况的复杂性,通过简化模型计算得到的结果,是否准确,,处在高架桥上或隧道中的牵引网,由于周围电磁环境的复杂化,采用模型计算单导线—大地回路阻抗必然带来误差,这就有必要通过现场测量来确定多个频率下的阻抗“。因此,设计一种高性能、宽量程而又应用方便的阻抗测量仪,对现场工程人员解决阻抗测量问题是很有意义的。在工业发达国家,阻抗测量问题早已被引起重视,各国均在加强有关阻抗测量问题的研究,已得出不少理论成果,并结合电子技术水平的提高提出了一些新的方法。随着计算机科学与技术、信号处理理论与方法的迅速发展,需要处理的数据量越来越大,对测量仪表的实时性和精度的要求也越来越高。例如采用比较先进的单片机进行基本的点怂悖主频下采用快速算法仍然需要胱笥遥绮捎酶酉冉丛拥乃惴ㄔ蛐枰5氖奔涓ぁO匀唬传统的单片机技术已不能满足高精度快速测量的需要。魑J中藕糯硇酒哂星看蟮脑怂慵笆中藕糯砟芰Γ昀在通信,工业控制和测量等领域得到广泛的应用,如机器人控制,移动电话,电力系统监控。T诓饬苛煊颍捎贒运算速度的提高和适于数字信号处理的特点,能够准确的对高频信号进行处理,因此特别适用于宽频信号的测量与处理“’”。
本文的主要工作目前,采用先进的际鹾屯缂际跹芯孔杩共饬课侍夂涂7⑾喙匾瞧饕国际上阻抗测量理论和监测仪器仪表技术大致经历了三个阶段:第一阶段测量技术主要是采用模拟式测量技术:第二阶段,随着数字电子技术和微电子技术的发展,电测技术和仪表技术逐步向数字化方向发展,早期的模拟式仪表逐渐被数字式仪表代替,在这一阶段,以微计算机、独立操作系统、各种标准总线结构并逐步走向成熟:第三阶段,大规模集成电路技术一方面使得控制芯片运算能力目前,国外公司相继开发出多种阻抗测量仪器装置,例如系列全数字相对国外而言,我国也开发了一些全自动阻抗测量