基于单片机的谐波测量仪设计+程序(2)

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4 系统软件设计 20

4.1 软件开发工具 20

4.2 系统程序设计 20

4.3 算法实现 22

4.4 主程序算法 24

5 仿真验证和检测结果 28

5.1 仿真验证 28

5.2 检测结果 29

总结 31

参考文献 32

致谢……………….34

1 绪论

1.1 谐波的概念及其危害

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倍数。”由于谐波的频率是基波频率的整倍数，我们也常称它为高次谐波。

随着科学技术的发展，电力负荷种类越发繁多，其对电能的消耗特性却使电能质量成为新的问题一交流电的波形发生畸变(谐波产生)，谐波给电能用户、电力系统带来了严重的危去，当前己把这种危去称为“谐波污染”。与此同时，高科技企业正如雨后春笋般的大量涌现，它们由于生产的需要对电能质量(包括谐波含量)提出了越来越高的要求。而电力谐波是反映动力系统电能质量好坏的一个重要指标。谐波成份的多少，反映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[ ]。

1.2谐波检测方法的研究现状及发展

谐波检测是谐波问题中的一个十分重要的分支，准确并且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，它主要有以下几种方法：

1.2.1 用模拟带通或带阻滤波器检测

基于频域理论，采用模拟滤波原理实现。模拟滤波器有两种，一是通过滤波器滤除基波电流分量，得到谐波电流分量。二是用带通滤波器得出基波分量，再与被检测电流相减后得到谐波电流分量，其原理和电路结构简单，造价低，能滤除一些固有频率的谐波。缺点是：①误差大，实时性差，电网频率变化时尤其明显；②对电路元件参数十分敏感，参数变化时检测效果明显变差。由于存在很大不足，而电力系统谐波检测要求的不断提高以及各种新检测方法的不断推出，目前基本上很少应用这种检测方法。

1.2.2 基于瞬时无功功率的谐波检测

为了能在线实时监测和补偿谐波，日本学者赤木泰文等人于1984年提出了基于瞬时无功功率理论[ ]，并在此基础上提出了两种谐波电流的检测方法：P-0法和ip—iq法，它是目前有源滤波器(Active Power Filter简称APF)中应用最广的检测谐波电流方法，对于谐波和无功补偿装置的研究和开发起了极大的推动作用。近几年，国内外许多学者对瞬时无功功率理论进行了研究和发展，并提出广义瞬时无功功率理论，在此基础上提出基于广义瞬时无功功率理论的谐波检测方法，己初步应用与工程实践。基于广义瞬时无功功率理论与瞬时无功功率理论一样，在解决谐波总量实时检测方面比较方便，而对各次谐波检测则达不到要求。

1.2.3 基于傅立叶变换的谐波检测

基于傅立叶变换的谐波测量是当今应用最多也是最广泛的一种方法。它由离散傅立叶变换过渡到快速傅立叶变换的基本原理构成，这种方法根据采集到的1个周期的电流值或电压值进行计算，得到该电流所包含的谐波次数以及各次谐波的幅值和相位系数，将拟抵消的谐波分量通过傅里叶变换器得出所需的误差信号，再将该误差进行Fourier反变换，即可得补偿信号[ ]。