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电力参数监测装置及算法的研究与改进

陈飞  
【摘要】:本文应用MSP430F149单片机开发了电力参数监测装置,该装置是对原有初级装置在算法和硬件设计方面存在的问题研究和改进的成果。该装置可对频率、电压电流有效值、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、3~15次谐波等电参量进行实时精确测量,并可实现按键控制、液晶显示和通讯等功能。在装置设计和调试过程中取得了一定的成果,主要有: 详细分析了软件同步采样法产生同步误差的原因,对几种较易实现的改进算法进行了仿真分析比较,确定采用偏差累积增量法作为本装置的采样方法;详细分析了应用FFT算法时对非时限信号进行截断产生的窗效应对信号谱分析的影响,包括频率分辨率、泄漏效应和窗的恢复系数等方面。重点针对泄漏效应,通过对现有余弦窗的线性组合,提出了一种新的组合窗函数。通过仿真研究,验证了这种组合窗函数可以有效地抑制泄漏误差;从软件实现和硬件实现两方面详细介绍了装置数据采集单元、显示及按键单元和通讯单元等的功能实现过程,结合MSP430F149的特点给出了整个装置在软件和硬件上的抗干扰措施;最后对系统各项参数测量结果的测量精度进行了分析,给出了各项参数测量的精度和装置的性能指标,同时对造成系统误差的原因进行了分析,并提出了相应的改善措施。


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