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电力推进船舶电能质量分析仪的设计与研究
| 论文题名： | 电力推进船舶电能质量分析仪的设计与研究 |
| 关键词： | 电力推进船舶;电能质量;傅立叶变换;混合编程;联合调试 |
| 摘要： | 随着电力电子技术和自动化控制技术的发展，电力推进技术在船舶建造和设计中得到越来越广泛的应用。然而，电力推进方式在凭借其独有优势被广泛采用的同时，对船舶电网的电能质量也造成了一定的影响。论文在对电力推进船舶电能质量成因、危害和国家相关标准规定及目前国内外电能质量监测水平现状及发展趋势深入研究的基础上，针对电力推进船舶电能质量监测问题，提出了一种基于DSP和ARM的双CPU电能质量分析仪设计方案。 论文首先对电能质量研究领域采用的三种数学分析方法进行深入的剖析，并且借助MATLAB工具对三种方法进行了仿真分析比较，在对三种方法优缺点研究比较的基础上，结合本课题研究问题实际情况，提出了一种基于加窗理论和外部硬件锁相环技术的快速傅立叶分析方法;其次，按照分析仪设计方案技术要求，借助AltuimDesigner09软件完成整个系统硬件模块的设计及制作。其中，为保证系统采样精度，采用外扩16位AD7656的方式完成模数转换过程，并且为了提高双CPU间数据交换速率，提出一种SPI+外扩双口RAM的方式完成DSP和ARM间数据交换过程;再次，围绕所提出的电能质量分析仪设计方案，对软件所要完成实现的功能进行了功能模块划分并给出了各功能模块详细的流程图设计。在此基础上，借助CCS3.3 DSP软件开发平台，完成了各个功能模块的程序编写与调试工作。其中包括外扩AD采样控制程序、傅里叶变换子程序、三相不平衡度计算子程序、SPI串口通信程序、双口RAM数据读写控制程序等。程序设计过程中，为兼顾程序易读性和高效性的要求，采用一种模块化混合编程的方式:各功能模块都以子函数的方式编写，主函数中通过调用功能子函数完成系统整个功能并且主程序通过C语言进行编写，易于理解和进行程序维护，关键算法子程序则采用汇编的方式实现，提高程序的执行效率。模块化的混合编程方式很好的解决了程序易读性和执行效率间相矛盾的问题。 实验室环境下，完成系统各功能模块的调试。系统调试过程中，提出了一种基于MATLAB和DSP的联合调试方法。采用该方法，完成1～30次谐波的试验验证测试。在此基础上，对整个系统进行了联合调试，并对调试的结果进行了分析。实验结果证明了基于双CPU的电能质量分析仪设计方案的正确合理性。 |
| 作者： | 王宣辉 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 刘彦呈 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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