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随着非线性、冲击性负荷在电力系统中的广泛应用,导致了大量的谐波与间谐波电流涌入电网,严重影响了电能质量和电网的安全运行。因此,对谐波和间谐波进行分析和检测具有十分重要的工程实际意义,而准确有效的谐波和间谐波参数估计是谐波和间谐波治理的前提和重要保证。故而,本文对谐波与间谐波参数估计的方法进行了研究与改进,并结合FPGA的SOPC技术通过嵌入NIOS软核的方式对谐波与间谐波的检测系统进行了合理设计。 在谐波与间谐波参数估计方面,文章根据傅里叶变换及小波多分辨率分析算法在谐波与间谐波参数估计上存在的问题,采用了现代空间谱估计结合线性群智能算法从频率以及幅值与相角两个方面进行参数估计。针对频率估计问题,论文比较与分析了MUSIC及TLS-ESPRIT两种现代空间谱估计方法,并根据各自优缺点,对两算法进行了相应改进,如在MUSIC算法的改进上,利用加权信号子空间投影算法对MUSIC算法的谱函数进行优化,改进后的MUSIC算法提高了MUSIC算法对待估值的整体搜索能力,在TLS-ESPRIT算法的改进上,利用多维纳滤波器的降维技术对TLS-ESPRIT算法进行优化,通过改进使得TLS-ESPRIT算法的运算步骤得以简化;在谐波与间谐波的幅值及相角估计上,本文首先分析了线性的Adaline神经网络在幅值与相角参数估计上的应用,继而提出了蜜蜂算法结合收敛速度较快的自适应最小均方算法以两种群协同进化的方式对间谐波的幅值与相角进行估计的思路。最后通过实验仿真,证明了本文所提算法在谐波与间谐波参数估计上的可行性与实用性。 为实现谐波与间谐波检测系统的设计,论文分两章对检测系统开发进行介绍,在第四章中主要介绍系统硬件系统的设计及FPGA简介,第五章主要介绍基于SOPC技术构造的软核及其他软件系统的设计。硬件系统包括互感器后端调理电路、A/D前端信号调理电路及液晶显示电路等。软件系统包括由Verilog HDL语言设计的A/D控制模块与自定义的IP核及由C语言设计的液晶显示等。通过硬软设计,该检测系统通过SOPC技术在FPGA芯片内嵌入Nios软核做为核心处理器实现谐波与间谐波的参数估计,同时在软核外则实现数据的采集控制,故此在一芯片内实现了采集控制、数据处理及数据显示的全部功能,极大地提高了系统的兼容性与实时性。