【正文】 了非常適合本系統(tǒng)設計要求的 ADS8364數(shù)據(jù)采集芯片。 我們要檢測的信號包括三相電壓、三相電流共 6路，在監(jiān)測中，除了要知道每路信號值的大小之外。根據(jù)上述分析，在此選用逐次逼近型 A/D轉(zhuǎn)換 器。 R 6 0R 6 1R 6 3++L M 3 2 4+ 5 V 5 VL M 3 3 9+ 5 V 5 VR 6 2R 6 4R 6 5C A P 4D 1 3 圖 頻率測量電路 模數(shù)轉(zhuǎn)換部分設計 數(shù)字測量系統(tǒng)的測量精度與 A／ D轉(zhuǎn)換器的性能參數(shù)有很大關(guān)系， A／ D轉(zhuǎn)換器是整個數(shù)字電路的核心器件，在整個電氣測量系統(tǒng)中占有重要地位，因此必須首先合理地選擇 A／ D轉(zhuǎn)換器。此電流信號經(jīng)過電阻采樣后轉(zhuǎn)化為 ～ + 之間的電壓信號，由于所用 的 A／ D 轉(zhuǎn)換器是 單極性的，而電流檢測 信號是雙極性的，故交流模擬量信號在經(jīng)過電流、 電壓轉(zhuǎn)換后，還要進行電平轉(zhuǎn)換， A／ D 轉(zhuǎn)換器的參考電壓為 +，因此偏移電壓取 ，使得偏移后的信號范圍在 0 至 + 之間。 13 信號采集部分設計 電壓和電流的檢測與調(diào)理電路 電壓和電流的檢測與調(diào)理電路的主要功能是把互感器輸出的 mA 級弱電流信號轉(zhuǎn)化成適合 DSP 采樣的電壓信號。該模塊主要用于擴展外部存儲器，存放程序代碼和數(shù)據(jù) 。 數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的硬件平臺由一片 DSP(TMS320VC5502)，結(jié)合眾多的外圍接口芯片組成的 ，它主要有以下幾個模塊組成： 處理器模塊：由 DSP芯片 TMS320VC5502及相應的外圍電路組成，主要用來控制數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)，完成數(shù)據(jù)處理工作。 第 3 章系統(tǒng)硬件設計 系統(tǒng)總體方案設計 電力參數(shù)綜合測試儀的總體結(jié)構(gòu) 如 圖 ： 12 T M S 3 2 0 V C 5 5 0 2處 理 器顯 示 和 鍵 盤 電路存 儲 電 路信 號 采 集 和 轉(zhuǎn)換 電 路通 信 電 路 圖 總體結(jié)構(gòu)圖 整個系統(tǒng)分為兩大部分：數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)顯示與存儲系統(tǒng) 。 由于在尋找插值點時用到了峰值點附近的兩條譜線，因此稱該方法為雙譜線插值算法。其計算公式為： 10 1 0 2 0121 0 2 021( 2 ( ) ( 2 ( )( 2 ( ) ( 2 ( )2( )( 2 ( ) ( 2 ( )W k k W k kAANNAW k k W k kNNyyWWNN????? ? ? ??????????? ? ? ?? （ ） 式（ ）中對兩根譜線采用的權(quán)重與各 自的幅值成正比。通過控制多項式逼近的次數(shù)，可以有效地控制逼近的精度。這樣，將式（ ）經(jīng)過變量代換和改寫后，可以得到： 2121( 2 ( 0 . 5 ) ( 2 ( 0 . 5 )_( 2 ( 0 . 5 ) ( 2 ( 0 . 5 )WW NNyyyy? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ??? ? ? ? ??? （ ） 令 2121()()yy yy? ?? ?，并且當 N較大時，式（ ）一般可簡化為 ()g??? ，其反函數(shù)記為 1()g???? 。 峰值頻率 00f k f??很難正好位于離散譜線頻點上，也就是說 0k 一般不是整數(shù)。 基于傅立葉變換的諧波分析法 快速傅立葉算法理論比較成熟，是目前諧波測量中最基本的方法。 首先，需要專門測頻電路，首先采用前置低通濾波器，濾除電壓 (電流 )信號 8 中的諧波分量，以避免測量結(jié)果受到諧波的影響，增加了硬件投資。在此條件下，任一點測得的頻率，均為系統(tǒng)頻率。 對系統(tǒng)進行誤差分析。 本論文的研究內(nèi)容 本文主要針對我國電力系統(tǒng)供配電的實際情況，在分析電力參數(shù)測試儀器的現(xiàn)狀和傳統(tǒng)測試儀器存在的問題的基礎(chǔ)上，開發(fā)出一個基于 DSP的電力參數(shù)綜合測試 裝置，實現(xiàn)多種電力參數(shù)的實時 測量。還有一些廠家采用模擬／數(shù)字變換型電能測量專用芯片 (如 AD公司的 AD7755系列芯片和 ATMEL公司的 AT73C501芯片組 )開發(fā)出來的產(chǎn)品，雖然在電能計量上取得了很好的精確度，但整體應用范圍較窄，無法實現(xiàn)功能的多樣性，移植性較差，對于高速實時信號處理也不適合。機械式電能表由于自身的機械特性導致其穩(wěn)定性和精度都不盡人意，隨著電力市場化改革的不斷深入，我國的國電網(wǎng)、省電網(wǎng)在各級電能計量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)建設中，大部分已將其更新為電子式電能表。應用于電力系統(tǒng)的電力參數(shù)實時測量功能，在變電站一級一般都由遠動裝 RTU(Remote Terminal Unit)來實現(xiàn)；而在普通應用環(huán)境中由于側(cè)重于電量的計量功能則多采用電能表來實現(xiàn)，主要是通過將有功功率對時間積分的方式進行有功電能的計量。 關(guān)鍵詞 ：電力參數(shù)；頻率；諧波分析； DSP Abstract It is very significant that accurate and quick measurement of the electric power parameter for realizing the automation of power work 4 dispatching and guaranteeing the safe operation of power work． With the development of modem power electronic technology,nonlinear loads are extensively applied in production and life． Their nonlinearity,impact and imbalance make power quality woPse and worse． Electric power parameters bee very important for people to grasp power supply line state and appraise electric quality． Measuring electric power parameters by digital signal processing technology has superiority in improving measurement precision and realtime performance． At the same time，digitization measurement makes the measurement system more intelligent． First,this paper introduces the development status and background of electric power parameters test instrument overall． The paper This frequency measurement method is hardware measuring method ． In harmonic analysis． The improvement of fast Fourier transform the dual spectrum lines interpolation paper adopts the indirect measurement algorithm for the reactive power measurement through the parison of simulation results． Then the overall design scheme for the electric power parameters test instrument based on DSP is introduced． The instrument consists of two main parts： data acquisition and processing system， data display and storage system． This paper mostly plete the hardware and software design of the data acquisition and processing system． The hmdware part Signal acquisition circuit 、 5 mostly includes ADC circuit ， processor and peripheral circuit ， TMS320VC5502which is the product of TI is adopted as the main processor,The software part mostly consists of main program， data acquisition， data processing and munication module’ s procedure design． This instrument tail measure voltage， current， frequency， power factor,active power and reactive power， apparent power etc． It can realize real—time measurement and analysis of harmonic. Finally， Through the analysis of the whole simulation device, the basic design of the desired goal． Key words： Electric Power Parameter； Frequency； HarmonicAnalysis；DSP 第 1 章：緒論 課題的目的與意義 通過本課題的訓練，培養(yǎng)學生在電氣工程及其自動化專業(yè)方向分析問題、解決問題的能力。 采用TI 公司的 TMS320VC5502 芯片作為主處理器。 對 于 功率 的 測量，本文采用間接測量算法。采用數(shù)字信號處理技術(shù)進行電力參數(shù)的測量，在提高測量精度、實時性和智能化方面具有獨特的優(yōu)勢。近年來隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，各種非線性負載在生產(chǎn)和生活中得到廣 泛應用，這些負載的非線性、沖擊性和不平衡性使電網(wǎng)供電質(zhì)量曰趨惡化，電力參數(shù)已成為人們掌握供電線路狀態(tài)和評價供電質(zhì)量的重要指標。本文 頻率測量方法是硬件測量法 。 其中硬件部分主要包括 信號采集和模數(shù)轉(zhuǎn)換部分電路、處理器及外圍電路、存儲器擴展電路 、鍵盤顯示電路 。 最后，通過對裝置進行誤差 分析，基本達到預期的設計目標。均可能影響電器設備的正常使用功效及設備壽命，嚴重的還會危及 6 人身安全。另一種是近幾年隨著電子工業(yè)的發(fā)展而出現(xiàn)的電子式電能表，它是利用電流和電壓作用于固態(tài)電子器件而產(chǎn)生電能輸出量的電能計量儀表。 目前市面上的一些智能型的電力參數(shù)測試儀，多采用一片普通單片機 cPu(往往是 8位機 )，同時完成電力參數(shù)的計算和整個儀表系統(tǒng)的管理任務，再加上輸入變換、 A／ D轉(zhuǎn)換以及字長等諸多環(huán)節(jié)的影響，致使儀器的整體 精度和準確度越來越不能滿足日益提高的性能要求。 本課題的研究工作就是在此背景下展開的。 對諧波測量的 方法進行深入的分析和討論，提出用雙譜線插值算法進行諧波分析， 研究分析其他各參數(shù)的測量方法， 進行基于 DSP的軟、硬件設計。從概率統(tǒng)計的意義上，各節(jié)點的頻率是相等的，并在作同步的變化。 本文采用的測頻方法是硬件測頻法，它的實質(zhì)就是周期法。信號周期 1T f? ， 將信號周期 N等分，就可得到信號的采樣間隔，從而實現(xiàn)采樣頻率對系統(tǒng)頻率的跟蹤。 算法原理 設一個頻率為 0f 、幅值為 A、初相位為 ? 的單一頻率信號 x(t)，在經(jīng)過了采樣頻率為 sf 的模數(shù)變換后得到如下的形式的離散信號： 0( ) s in ( 2 )sfx n A f???? （ ） 如果所加窗函數(shù)的時域形式為 w(n)，其連續(xù)頻譜 w(2? f)，則加窗后該信號的連續(xù)傅立葉變換為： 2 002 ( ) 2 ( )( ) ( ) ( ) ( ) ( )2j f n j jn ssf f f fAX f x n w n e e W e Wj f f? ? ???? ??? ? ?????? ? ?????? （ ） 如果忽略負頻點 0f 處頻峰的影響，在正頻點 0f 處附近的連續(xù)頻譜函數(shù)可以表達為： 02 ( )( ) ( )2 jsffAX f e Wjf? ? ?? （ ） 對上式進行離散抽樣，即可得到它的離散傅立葉變換的表達式為：02 ( )( ) ( )2 jsk f fAX k f e Wjf? ? ???? （ ） 9 式中離散頻率間隔為 sffN??