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正文摘录:

2006年第20期总第235，.～…，Im(【，^)Re(L)一。Re(∽)Im(J一)r1n、‰一。。。‘g瓦面习五瓦F订承瓦瓦丽巧0。u’总的有功功率为：P一∑只(11)N为需要计算的最高谐波次数。根据测量理论，无功功率的测量算法表达式为：Q一、啊可(12)功率因数的测量表达式为：^--詈㈤)快速傅里叶变换的算法有很多，例如基一2算法等。但是.很多离散傅里叶变换(DFT)算法的一个主要缺点是，所有的N个数据点必须全部准备好后才能进行计算。在实际的测量系统中，如果采用这些算法，就会使CPU在等待准备数据的过程中，浪费大量的时间。因为I=)SF’的处理速度非常快.例如本没计采片j的TMS320I.F2407A的运行速度达到4()MIPs。埘于水没计系统的硬件来讲，在相邻的采样间隔的时间内，DSP最快可以执行3125条指令。所以希望存2个采样点之问的时问问隔中进行DFT运算，并在256个采样点中的最后一个采样点后的时间间隔中得到最终结果。在本设计中采用Goertzel算法。：。，他在数据采集过程中能够进行傅里叶变换运算，当全部采样点都处理完后，就町得到DFT的最终运算结果。2系统的硬件电路设计硬件电路是整个测量系统稳定工作的基础.其没汁的合理与否，将直接关系到系统能否正常工作以实现设计的功能。对于本设计来说，硬件电路设计应遵循以下原则：(1)单元电路设计模块化把系统按功能细分为各个单元，各单元电路独立实现其功能。这样电路设计的思路就很清晰。(2)高可靠性设计硬件电路设计过程中尽可能采用集成电路。少用分立元件；尽町能使用高集成度元件，减少元件使用的数量。(3)抗干扰设计本系统的现场工作环境比较恶劣.存硬件电路设计的过程中一定要考虑到各种f扰，采取相应的抗下扰措施。(4)高准确度没汁本系统实现的功能是电力参数的测量.既然址洲量就必然有引起测量误差的各种W素。在硬什电路设汁的过程中一定要排除相应的误差因素。本设计的硬件电路是以TMS320I。F24()7和ADS8364为核心的电，)系统多通道高速数据采集系统。硬件电路的框图如图1所示。对于作为硬件电路核心的数字信号处理器的选择。奉险篡盛皇整g设计综合考虑性能、价格、片内资源、I八)接口资源、兼容性、可扩展性以及功耗等因素。最终选用美国TI公司的TMS320I。F2407A。这足一种高性能.低价位的数字信号处理器。他的运行速度快，达到40MIPS。与其他测试仪采用普通51单片机相比，速度提高了大约40倍.是本设计理想的数字信号处理器。本系统设i1‘采用四川绵lj同维博电子有限责任公司的wB4000系列交流电压、交流电流传感器。该系列传感器的输入端与输出端完全隔离，可以解决自动榆测及多路数据采集中的隔离、变换、传送和共地、共电源等关键技术问题，有效克服共模干扰，提高系统精度.简化系统设汁.降低系统成本。与传统的电测器具相比，这个系列的产品具有精度高、体积小、功耗低、通频带宽、性能／价格比高等特点¨一。。。。三髀三三阡圈一崆当’些卜臣四[亟]一图1硬件电路系统框图在本没计中，选用美国德州仪器公司的A【)$8364。ADS8364是一种高速(250kHz)、低功耗(450mw)、6通道、全差分输入的16位AjD转换芯片”。。其共模抑制比在50kHz时为80dB，具有比较强的抗干扰能力。AC)$8364采用+5V供电，6个模数转换通道分别有各自的采样保持电路和模数转换器。在本设计中，只需要一片AC)$8364，就可以对3路电压和3路电流进行A／。『)转换。与其他采用MAxl2j等A／D转换器的测试仪相比，简化了电路设计.提高了可谨性。时间连续信号经均匀采样离散化以后，离敞信号的频谱足以连续信号频谱为基带频谱、以采样频率为周期的周期频游。根据采样定律.当连续信号的最高频率成分大于】j2采样频率时，离散信号的琏带频谱将勺各次谐波调制频谱相互交叠，称为频率混香。任何非带限信号采样以后邯要发生频率混叠。很显然。频率混替会引起测鞋的误差。减少频率混叠的办法有2个：一是提高采样频率；二是在电路中接入抗混叠低通滤波器。舟本设计巾，采用MAX291米实现抗混叠滤波。MAX291是荚国MAXIMqi产的易用的8阶Butterworth型开父电容式低通滤波器。他的截止频率可以存().1Hz～25kHz之间选取。使片】=l}常方便，不需要外接吧m或电容”。信号滤波、调理157囡囡圈，}}