【正文】 */TR=dataR[k]。L=6。 x2=(i/4)amp。} else {dataR[P_real]=ADCW。char tempstr[40]。諧波測試的數(shù)據(jù)說明諧波含量以三次諧波最為嚴重，其次分別為二次、七次、四次和五次。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法的優(yōu)點是：(1)可處理多輸入－多輸出系統(tǒng)，具有自學習、自適應(yīng)等特點。另一個方面需要更合適的信號檢測方法，通常有三種方法：一． 軟件同步采樣技術(shù)抑制頻譜泄漏和柵欄效應(yīng)可以采用軟件措施。 軟件上的抗干擾設(shè)計單片機的工作環(huán)境一般比較惡劣，外部的干擾信號可能會造成程序的不正常運行，因此硬件上需要注意抗干擾設(shè)計，同時應(yīng)通過適當?shù)能浖O(shè)計來增強抗干擾性能。 if (++tx_rd_index == TX_BUFFER_SIZE) tx_rd_index=0。 strcat(tempstr,mm)。 電壓有效值電壓的有效值既為方均根值(rootmeansquare value)rms，計算方法為，在規(guī)定時間內(nèi)(一般取一個基波周期)函數(shù)的瞬時值的平方的平均值的平方根。,內(nèi)部AREF參考電壓，單端輸入通道0輸入，相應(yīng)寄存器設(shè)置為：ADMUX=(0xc0|0x00)；ADCSRA=0x87。圖4－1 諧波分析程序流程圖 常量與變量定義程序中的FFT計算部分采用了查表法求解來提高速度，因此在程序的中需要提供sin_table和cos_talbe兩組常量數(shù)組，為了節(jié)約緊張的SRAM空間，需要給兩個常量加flash擴充字符。運行SLISP軟件，點擊程序?qū)υ捒蛏系摹芭渲萌劢z位”，彈出一個“配置熔絲設(shè)置”的對話框，可以看到各個熔絲位的設(shè)置狀態(tài)，如圖3－4所示，點擊設(shè)置導(dǎo)航，選擇。也可以從外面輸入?yún)⒖茧妷?，比如在外面使用TL431基準電壓源。實際應(yīng)用時，如果不需要復(fù)位按鈕，復(fù)位腳可以不接任何的零件，AVR芯片也能穩(wěn)定工作。 工作于空閑模式時CPU 停止工作，而USART、兩線接口、A/D 轉(zhuǎn)換器、SRAM、T/C、SPI 端口以及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作；掉電模式時晶體振蕩器停止振蕩，所有功能除了中斷和硬件復(fù)位之外都停止工作；在省電模式下，異步定時器繼續(xù)運行，允許用戶保持一個時間基準，而其余功能模塊處于休眠狀態(tài)； ADC 噪聲抑制模式時終止CPU 和除了異步定時器與ADC 以外所有I/O 模塊的工作，以降低ADC 轉(zhuǎn)換時的開關(guān)噪聲； Standby 模式下只有晶體或諧振振蕩器運行，其余功能模塊處于休眠狀態(tài)，使得器件只消耗極少的電流，同時具有快速啟動能力；擴展Standby 模式下則允許振蕩器和異步定時器繼續(xù)工作。dataR[k]=dataR[k]+dataR[k+b]*cos_tab[p]+dataI[k+b]*sin_tab[p]。while(i0) {b=b*2。 dataI[i]=0。0x01。即位運算也稱原位計算，主要優(yōu)點是占用計算機內(nèi)部RAM單元少，運算簡單，容易實現(xiàn)。后N/2個相當于前述B(h)(在A(h)、B(h)中h取0，1，…，p/2－1，而在中，h取0，1，…，N)。(1) 把長為N的DFT，逐次分解成長度較短的DFT來計算如果長為N的DFT，能分解成兩個長為N/2的DFT來計算。這種變換就稱為離散傅立葉變換(DFT)。其系數(shù)為： (2－2)稱為傅立葉系數(shù)。此外還有部分標準正在擬定和審批中[16]。 flicker)：電壓波動是指在包絡(luò)線內(nèi)的電壓的有規(guī)則變動，～。電壓信號經(jīng)過變壓器隔離降壓，幅值較低的交流信號再通過運算放大器構(gòu)成的加法器變成可供A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換的直流信號。　　(1) 電壓偏差(voltage deviation)：是電壓下跌(電壓跌落)和電壓上升(電壓隆起)的總稱。二．非線性負荷　　 在工業(yè)和生活用電負載中，非線性負載占很大比例，這是電力系統(tǒng)諧波問題的主要來源。對于連續(xù)非周期函數(shù)，這種線性組合表現(xiàn)為一個積分，其中基本信號的頻率作連續(xù)變化，這就是傅立葉積分，或稱傅立葉變換。DFT就是適應(yīng)這種要求發(fā)展起來的一種變換。 FFT在DFT中，每計算一個頻譜的離散值X(h)就要作N次復(fù)數(shù)相乘運算和N1次復(fù)數(shù)相加運算，全部N個頻譜值就必須作個乘法和N(N1)次加法運算?，F(xiàn)在與之間建立一個流程關(guān)系如圖2－3(b)所示，這是一個X形狀的圖形，稱為蝴蝶形，其中包括2次復(fù)數(shù)乘法運算和2次復(fù)數(shù)加減運算；由于2個乘法僅有負號之差，故可將B(h)均乘以，然后一次與之相加，另一次則與其相減就可以得同樣結(jié)果。其中基數(shù)2——N=2M,可以人為地加上若干零值(加零補長)使其達到 N=2M。 //級數(shù)控制此外，由于求一個sin值或cos值需要大量的乘法計算，為提高運算速度，采用查表的方法來獲得sin值或cos值，因此還需要存放sin值和cos值的兩個常數(shù)表。 x5=(i/32)amp。② 同一乘數(shù)對應(yīng)著相鄰間隔為2L個點的N/2L個碟形。}p=p*j。AVR單片機是ATMEL公司出品的新一代8位單片機，該單片機采用高性能的RISC內(nèi)核，具有很低的功耗，并且有多種節(jié)能控制方式。電源部分的電路3－2所示：圖3－2 穩(wěn)壓電源電路 最小系統(tǒng)設(shè)計ATmega32L單片機內(nèi)部有32KB的FlashROM和2KB的SRAM，完全能滿足信號采集、諧波分析要求，因此不需要擴展ROM或RAM(該單片機沒有與51系列單片機一樣的ALE地址鎖存使能、PSEN程序存儲器使能等信號的輸出，內(nèi)部設(shè)計上也不支持存儲器的擴充)。 A/D轉(zhuǎn)換濾波電路系統(tǒng)設(shè)備內(nèi)部及外部的數(shù)字電路都會產(chǎn)生電磁干擾(EMI)，從而影響模擬測量的精度。 熔絲位設(shè)置ATmega32L單片機提供了6個鎖定位和兩個熔絲位字節(jié)。圖3－6信號處理過程示意圖 TTL與RS－232電平轉(zhuǎn)換電路與接口單片機與上位機通信需要用到串行接口，單片機的異步串行口輸出的是TTL電平，而普通計算機使用的是RS－232協(xié)議標準的電平，因此單片機連接與上位機之間使用串行口通信時需要一個TTL與RS－232電平轉(zhuǎn)換的電路。float dataI[65]={0}是FFT計算中用到的虛部數(shù)據(jù)。F_done=1。//計算前先清空THDU for(i=2。 上位機通信一般教科書上提供的UART收發(fā)的程序往往是一段采用輪循(Polling)方式完成收發(fā)的簡單代碼。而UART的硬件發(fā)送完一個數(shù)據(jù)后，產(chǎn)生中斷，由中斷服務(wù)程序負責將發(fā)送緩沖器中數(shù)據(jù)依次送出。表5－1是華北電力大學學一社宿舍樓6月17日上午8時，用單片機對220V線路電壓的連續(xù)三次測量結(jié)果(只取諧波的2～7次便于分析)：表5－1 6月17日AM8時的三次諧波分析結(jié)果測量值第一次結(jié)果第二次結(jié)果第三次結(jié)果RMSHRU 1%%%HRU 2%%%HRU 3%%%HRU 4%%%HRU 5%%%HRU 6%%%HRU 7%%%由表5－1可以看出電壓有效值RMS以及各次諧波均有較大的波動，其原因可能是采樣點過少，采樣精度低，干擾信號以及頻率變化對計算造成較大的干擾。由于鎖相倍頻電路實時地跟蹤著工頻信號的變化，因此，模數(shù)變換器的采樣脈沖始終是被測信號基波頻率的整數(shù)倍，實現(xiàn)了對頻率漂移信號的同步采樣。小波變換的優(yōu)點是：(1)具有時－頻局部化的特點，特別適合突變信號和不平穩(wěn)信號分析。這一切都鼓勵著我今后去取得更大的進步來報答恩師的培養(yǎng)和教誨。bit F_done=0。/********** 逆序部分************/for(i=0。 dataI[xx]=dataR[i]。while(i0) /* p=pow(2,7L)*j。} /* END for (3) */} /* END for (2) */} /* END for (1) */}void main(void)
。j++) /* for (2) */{ p=1。0x01。int xx。 float mode[23]。致 謝本學位論文是在石新春老師和謝志遠老師的精心選題和悉心指導(dǎo)下完成的，課題的每一部分工作都凝結(jié)著他們的關(guān)懷和鼓勵。三．小波分析法小波變換是新的多尺度分析數(shù)字技術(shù)，它通過對時間序列過程從低分辨率到高分辨率的分析，顯示過程變化的整體特征和局部變化行為。圖中，被測工頻信號經(jīng)過中心頻率50Hz、帶寬不超過25Hz的帶通濾波器選頻后，由整形電路處理成方波信號，然后輸入到由鎖相環(huán)和計數(shù)器組成的鎖相倍頻電路。5. 提高分析精度方法的研究 計算結(jié)果的處理在初步設(shè)計軟件的過程中，并未考慮對計算結(jié)果取平均值，而是是采樣64點后馬上進行計算并顯示。 }else UDR=c。//打印總諧波畸變率 strcat(tempstr,s2)。因此對諧波含量可以通過模值的比值來求解。 A/D采集與存儲交流電壓信號量的采集結(jié)果由定時器中斷控制，每次定時中斷讀取一次ADC結(jié)果，存入dataR數(shù)組中并啟動下一次A/D轉(zhuǎn)換，這樣帶來的問題是每組第一個數(shù)據(jù)與第二個數(shù)據(jù)的采集時間間隔要遠遠大于1/3200秒，因此需要多采集一個數(shù)據(jù)并舍去第一個數(shù)據(jù)。定義float dataR[65]={0}存放采集得到的數(shù)據(jù)，因為采集的第一個電壓數(shù)據(jù)是上次FFT計算前就已經(jīng)量化出來的了，所以程序中采用一個變通的辦法，多采集一個數(shù)據(jù)，在FFT計算前將其舍去。ADC能測量的電壓范圍是0～，留出來的10％左右的裕量是因為供電系統(tǒng)的電壓也可能會有10％的波動，留出來的裕量不夠，采樣出來的波形會削掉波峰和波谷，會為諧波分析帶來嚴重的影響。使用雙排25插座。Mega系列實際使用時，這兩只小電容不接也能正常工作。5V的穩(wěn)壓電壓。這些MCU的性能都非常的好，雖然與DSP相比外圍功能很強大，但同它一樣，這些類型的CPU引腳數(shù)比較多，手工焊接不易，必須使用專門的開發(fā)工具才能進行學習開發(fā)。 */{p=p*2。實質(zhì)是：第二、第三層循環(huán)完成了第L級的計算。x4=(i/16)amp。 //碼位倒置int xx。例如當N＝2048時，所以FFT算法提高運算速度是十分有效的。圖2－3(a)中，不帶系數(shù)的線段表示右端物理量Y＝X，X為左端物理量，如果線段上標以系數(shù)a，則Y＝aX。DFT的正變換對為 (2－9)從形式上看，式2－9的第二式類似取有限項的傅立葉級數(shù)，其中是第h次諧波的傅立葉系數(shù)。圖2－1 采樣原理連續(xù)信號經(jīng)采樣序列脈沖作用后產(chǎn)生采樣信號，它是連續(xù)信號與采樣序列脈沖p(t)的乘積，既：其傅立葉變換 (2－7)根據(jù)傅立葉變換的卷積性質(zhì)，可寫為 (2－8) 離散傅立葉變換(DFT)與快速傅立葉變換(FFT) DFT對一個離散信號(或序列)進行傅立葉變換時，得到的是在頻域中的連續(xù)頻譜，這是一個由無限數(shù)據(jù)構(gòu)成的連續(xù)函數(shù)。2. 諧波分析基礎(chǔ) 傅立葉分析概要諧波分析的基礎(chǔ)是傅立葉分析，傅立葉分析的實質(zhì)是把信號看成一系列加權(quán)的基本信號的線性組合，用對這些基本信號的分析，疊加起來代替對原來信號的分析。此外，還有變電站并聯(lián)電容器補償裝置等因素對諧波的影響。設(shè)計采用AVR單片機完成一個電能質(zhì)量檢測系統(tǒng)，性能要求可以測量諧波小于等于21次，將諧波分析結(jié)果通過RS232接口上傳到上位機并顯示存儲。通過對硬件軟件的調(diào)整，使輸出的結(jié)果達到相應(yīng)的要求，然后對實際諧波信號分析，對結(jié)果進行進一步數(shù)據(jù)處理，以提高結(jié)果的準確性。因社會進步，電力電子器件使用增長迅速，造成諧波問題嚴重，因此本設(shè)計考慮的主要是實現(xiàn)諧波的分析和電壓有效值的測量。二．用C語言編寫FFT的計算函數(shù)，并進一步研究提高運算速度的方法。 傅立葉級數(shù)的指數(shù)函數(shù)形式傅立葉級數(shù)可以用指數(shù)形式來表示，通?？梢詫憺? (2－5)其中當h＝0時，；對，有 (2－6)傅立葉級數(shù)指數(shù)形式的實質(zhì)是將每一個正弦函數(shù)分解為角頻率的兩個指數(shù)項。若是時域中取離散值的周期函數(shù)，既是在周期Tp之間N個等間隔Ts上給出數(shù)值序列(它也可以是一個采樣的樣本值或是本身就是由計算機或數(shù)字處理裝置輸出的離散函數(shù))。這樣分解后DFT的計算工作量比直接計算DFT的工作量大約減少一半。而且可以看出，從求X、從求均由N/2個蝶形運算完成。64個點的M＝6，要進行6次奇偶分解，6級計算。0x01。DIT FFT的基本思想是用3層循環(huán)完成全部運算(N點FFT)。} /* b= 2^(L1) */for(j=0。dataR[k+b]=TRdataR[k+b]*cos_tab[p]dataI[k+b]*sin_tab[p]。引導(dǎo)程序可以使用任意接口將應(yīng)用程序下載到應(yīng)用Flash存儲區(qū)(ApplicationFlash Memory)。但為了電路的標準和工作的可靠，設(shè)計中保留了復(fù)位電路。(C3)。[CKSEL=1110 SUT=01]后再點擊設(shè)置導(dǎo)航，返回到如圖3－4的“配置熔絲設(shè)置”的設(shè)置狀態(tài)，即為所需要的熔絲配置。此外，程序中為了提示顯示數(shù)據(jù)的類型，也定義了幾個字符串常量，如harmonics analysis result/:表示“諧波分析結(jié)果”，為了節(jié)約SRAM空間，也用flash修飾。所以對timer0的設(shè)置為：64分頻，自動重載，重載值0x24。i64。 puts(tempstr)。asm pop r26 out sreg,r26 pop r31 pop r30 pop r27 pop r26endasm}pragma savereg