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随着工业过程对电能质量的要求越来越高,暂态电能质量的检测和治理受到越来越多的重视。暂态电能质量扰动主要有电压尖峰、电压缺口、高频干扰、电压凹陷、电压中断和电压隆起等。检测暂态电能质量扰动的方法主要有傅里叶变换、S-变换、离散余弦变换和小波变换(wavelet transform)等。小波变换是上世纪80年代后期发展起来的应用数学分支,享有“数学显微镜”的美称。国外已有部分嵌入式产品使用快速傅里叶变换(FFT)和离散傅里叶变换(DTFT)的方法实现了电能质量的嵌入式系统测量实现,此类产品往往由于算法较为复杂、硬件系统性能较高而成本较高。但是,在现实使用中,不需要将每个频率的成分都识别得很清楚,仅需要提取出一定频段的信息,能够判断电能质量扰动的类型和发生时间即可。近年来,随着计算机和集成电路技术的日趋成熟,嵌入式系统发展迅速。由于具有性能可靠、功能较强、体积小、软硬件配置灵活以及成本较低等特点,嵌入式系统非常适合底层(或现场)系统的监测,在类似生产线、智能机器人、矿山设备、分布式多智能体等系统被广泛采用。嵌入式系统的出现,为电能质量在线监测系统的设计提供了必需的智能化硬件平台。电能质量分析系统中使用DSP完成系统主要的数据处理功能,ARM嵌入式处理器作为系统的主CPU,负责系统的数据显示、传输以及人机交互等控制功能,不但可以同时将DSP的数据处理能力和ARM的控制能力发挥出来,而且可以在保证系统的实时性、可靠性的前提下尽量降低成本,缩短开发周期。目前,在国际上ARM+DSP的双核结构组合已经有一定的应用,而且已经出现将ARM核和DSP核集成在一起的芯片。无论在国际上还是在国内,基于ARM+DSP的现成评估板硬件系统不是很多。研究和搭建这样的双核平台,具有一定的研究价值。本文设计了基于双核平台的电能质量检测分析仪,主要完成以下研究工作:1.电能质量监测的小波变换判断方法。本文在分析比较现有各类电能质量的判断方法的基础上,依据嵌入式系统的现状,选择能够在现有嵌入式系统中实现,同时又具有比较高的判断效率的方法——小波变换方法,给出使用小波变换方法较其他方法的优势。并从选择母小波、确定分解层数和确定小波频率三个步骤,使用小波变换方法实现电能质量检测。接着着重介绍选用Haar小波变换的方法实现电能质量检测,并列出电能质量信号产生的指标。最后,通过Matlab仿真的方式产生一定数量的样本验证了算法的可行性。2.嵌入式实现平台的硬件设计。根据分析小波变换的原理,选择合适的硬件作为实现平台。研究如何在硬件平台上整合为实现电能质量监测器的各个功能和模块,以及各硬件模块的具体实现过程。并从中选出了具有可实现性的DSP+ARM为处理核心的方案。围绕DSP+ARM计算和控制核心,选择了ADC芯片、霍尔器件、显示芯片、GPRS传输模块等主要外设芯片,并设计了相关电路组成模块。将各个模块组成一个完整满足实时计算要求的硬件设计平台方案。3.嵌入式实现平台的软件设计。基于DSP和ARM架构的电能质量分析仪的软件功能与需求分析,并借助DSP集成开发环境、ARM集成开发环境、器件手册和Qtopia开发环境,完成了启动DSP、启动ARM、算法编程、提高算法运行效率、AD采样、GPRS传输和LCD显示等系统的软件的实现。通过实现以上各个软件模块,系统能够启动和运行。使得系统能够尽可能利用DSP提供的硬件资源和计算能力完成实时小波计算。同时,在ARM系统中使用嵌入操作系统uCLinux以实现方便的人际交互。