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基于ARM的电力系统谐波检测仪的研究与设计
摘要：
电力系统中存在着许多谐波分量，这些谐波会对电力系统的稳定性和设备的寿命产生不利影响。因此，谐波检测仪成为了电力系统中必不可少的设备。本文基于ARM平台设计了一种电力系统谐波检测仪，通过实验验证了检测仪的可行性和准确性。
关键词：
电力系统；谐波分量；谐波检测仪；ARM平台
1.引言
随着中国电力事业的快速发展，电力系统中存在的谐波问题越来越突出。电力设备和非线性负载都会产生谐波分量，将谐波投入电力系统会导致电压降低、信号失真、设备损坏等问题。因此，在电力系统中用谐波检测仪进行谐波监测和分析就显得尤为必要。
2.相关性工作
2.1谐波的定义与分类
谐波是指频率是基波频率整数倍的周期性波形。在电力系统中，常见的谐波是3次谐波和5次谐波。按照谐波频率的大小可以将谐波划分为低频、中频和高频谐波。
2.2谐波检测仪的发展
谐波检测仪是用于监测和分析电力系统中谐波分量的一种仪器。随着电力系统中谐波问题的日益突出，谐波检测仪得到了广泛的应用。传统的谐波检测仪采用模拟电路和模拟信号处理技术，难以满足现代电力系统对高精度、高可靠性的要求。随着计算机和数字信号处理技术的迅猛发展，数字信号处理技术在谐波检测仪中得到了广泛应用。
3.设计思路与实现
3.1设计思路
本文基于ARM平台设计了一种电力系统谐波检测仪。该仪器由传感器、信号处理单元、数字信号处理单元和显示单元组成。其工作原理为：传感器采集电力系统的信号并将其转化为电信号；信号处理单元对电信号进行滤波、放大、采样、量化等处理；数字信号处理单元对处理后的信号进行FFT变换和谐波分析，并将结果显示在显示屏上。
3.2系统硬件设计
本文采用了STM32F103C8T6芯片作为控制核心，传感器采用了差动放大器电路对原始信号进行放大处理。信号处理单元采用了运放电路、滤波电路和ADC电路，对信号进行滤波、放大、采样、量化等处理。数字信号处理单元采用了FFT算法对信号进行谐波分析。显示单元采用了TFT液晶显示屏显示谐波分析结果。
3.3系统软件设计
本文采用了KeilC开发环境进行软件开发。程序框架为裸机系统，从底层到应用层均全部使用C语言进行设计。程序分为传感器数据采集、信号处理、谐波分析和显示模块。其中，谐波分析模块采用了FFT算法，数据处理模块采用了滤波算法。
4.实验结果与分析
本文采集了电力系统中的实际信号，对其进行了谐波分析。得到的结果与传统的谐波分析仪器结果相符，证明了本文设计的电力系统谐波检测仪的可行性和准确性。
5.结论与展望
本文基于ARM平台设计了一种电力系统谐波检测仪，该检测仪具有高精度、高可靠性、成本低廉等优点。未来，可以在此基础上进一步开发其他功能，如谐波抑制、电能质量分析等，为电力系统的发展做出更大的贡献。