文档介绍：硕士学位论文

基于 DSP 的谐波与间谐波
检测算法的研究

RESEARCH ON HARMONIC AND INTER-
HARMONIC DETECTION ALGORITHMS BASED
ON DSP

黄棣

哈尔滨工业大学
2012 年 7 月
国内图书分类号:TM935 学校代码:10213
国际图书分类号: 密级:公开

工程硕士学位论文

基于 DSP 的谐波与间谐波检测算法的研究

硕士研究生:黄棣
导师:赵志衡教授
副导师佟为明教授
申请学位:工程硕士
学科:电气工程
所在单位:电气工程及自动化学院
答辩日期:2012 年 7 月
授予学位单位:哈尔滨工业大学
Classified Index: TM935
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Dissertation for the Master Degree in Engineering

RESEARCH ON HARMONIC AND INTER-
HARMONIC DETECTION ALGORITHMS
BASED ON DSP

Candidate: Huang Di
Supervisor: Prof. Zhao Zhiheng
Vice Supervisor: Prof. Tong Weiming
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Speciality: Electrical Engineering
Dept. of Electrical Engineering and
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Affiliation Automation
Date of Defence: July, 2012
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文
摘要
随着科技的不断进步以及工业的迅猛发展,各行各业对电力的需求大大增
加。多种多样的波动性、冲击性电气设备不断投入使用,非线性负荷在电网中所
占比重不断增加,致使大量谐波与间谐波电流涌入电网,从而导致电网的正弦电
压波形发生严重畸变,降低了电能质量。与此同时,人们对电能质量的要求却在
不断提高,因此谐波问题亟待解决。谐波检测正是解决谐波问题的前提和依据,
因而具有十分重要的意义。
针对电网中普遍存在的谐波问题,对谐波与间谐波检测算法进行深入研究。
通过理论分析及仿真分析,着重探讨 FFT 及小波分析检测方法,包括传统 FFT、
加窗插值 FFT、尺度-模极大值、小波变换、小波包变换等方法对于谐波与间谐波
检测的优势及不足。在此基础上,针对电网信号检测特点,提出四项 Nuttall 窗插
值 FFT 及小波包-遍历滤波检测方法。并利用 MATLAB 仿真工具,实现上述方法
对电网中典型的 4 种含谐波与间谐波信号的对比检测分析。从检测精度、检测能
力及检测范围等方面,评价了各算法的适用情况及特点。分析结果表明,不同算
法优势不同,应根据检测线路负载的特点选择相应的检测算法。在对随机性大、
波动性强的电网信号进行检测时,小波分析更胜一筹。
基于电网监测的实用性的考虑,设计了一套能够实时测量三相电压电流信
号、计算电力基本参数、检测分析电网信号中所含谐波与间谐波成分,并具有人
机交互功能的 DSP 硬件平台。详细描述了该硬件平台电路组成及其功能实现,硬
件系统选用 TI 公司的 TMS320F2812 作为核心处理器,可以实现对复杂检测的高
速处理。基于模块化程序思想,S 软件平台,通过 C 语言编程完成了各
模块的软件设计。针对不同的负载特性,设计了四项 Nuttall 加窗插值 FFT 及小
波包-遍历滤波两种谐波与间谐波检测算法,并将所设计的两种检测算法成功移植
于 DSP 平台,完成了系统功能测试。测试结果表明,所选检测算法不仅可以满足
精度要求,而且兼顾了实时性需求。

关键词:DSP;加窗 FFT;小波分析;间谐波;在线检测
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哈尔滨工业大学工程硕士学位论文
Abstract
With the rapid development of technology and modern indust