电力系统谐波分析研究已有多年历史。随着非线性负载的大量投入、新能源技术的快速发展,电压、电流波形普遍出现畸变现象,谐波、间谐波等电能质量问题日益严重,由谐波、间谐波引起的各类故障和事故时常发生,直接影响电力系统的安全稳定运行。准确并快速地掌握电力系统谐波含量(基础频率、谐波频率成分的幅值和相角)是研究谐波问题的出发点,也是谐波治理的主要依据。为了提高电能质量,维护电力系统安全稳定运行,应对谐波与间谐波成分进行高精度的检测和分析,以确切掌握电力系统中谐波的实际状况。本文分析了目前典型的电力谐波检测方法、FPGA的硬件加速原理和Xilinx All Programmable Zynq-7000 SoC器件的ARM+FPGA体系结构,重点研究了改进与扩充的Prony谐波分析方法和FFT谐波分析方法。其中加窗插值FFT算法因其便于嵌入式系统实现而被广泛应用于电力系统谐波检测,可改善因非同步采样和非整周期截断造成的频谱泄漏与栅栏效应,提高FFT分析的精确度。针对目前常用的加窗插值算法存在的不足,在分析五项最大旁瓣衰减(Maximum-Sidelobe-Decay,MSD)窗频谱特性的基础上,提出一种基于五项MSD窗六谱线插值FFT的谐波分析算法,该算法利用紧邻峰值谱线频点的六条谱线进行加权运算,充分考虑峰值频点左右对称谱线所蕴含的信息以提高分析精度。通过数据拟合求出窗函数对应的插值修正公式,简化了运算过程。MATLAB仿真结果表明,该算法设计实现灵活,抑制频谱泄漏效果好且抗干扰能力强,相比于其他常见的四谱线插值FFT算法,该算法具有更高的谐波检测精度。制定了谐波检测系统的技术指标和硬件总体设计方案。考虑到Zynq-7000 AP SoC芯片将ARM处理器与Xilinx FPGA紧密结合的优势,确定在Zynq-7000芯片上将所提出的算法进行实现。选择基于Xilinx Zynq-7000扩展式处理平台的一个理想开发板Zedboard作为开发平台。根据Zynq设计的基本流程,使用Vivado来构建硬件逻辑系统,主要包括加窗(乘法)IP核、误差修正IP核的创建与调用,Xilinx官方提供的XADC、BRAM、FFT、CORDIC、Floating-Point、FIR、DMA等IP核的调用与配置以及各模块的仿真和逻辑系统的综合实现。使用SDK(Software Development Kit,软件开发套件)作为ARM开发工具,对PS部分的ARM进行编程以驱动传输,实现PL部分处理后数据的存储和显示。论文最后将所设计系统的谐波检测结果(幅值、频率和初相角)与MATLAB平台中仿真结果进行比较,结果表明该系统的计算精度完全满足系统设计之初所设定的技术指标的要求。