基于数字采样法的工频电参数测量系统的设计

目  录

摘 要 I

Abstract II

第1章  绪论 1

1.1 引言 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 数字采样技术简介 2

1.3.1 同步采样法 2

1.3.2 非同步采样法 3

1.3.3 准同步采样法 4

1.4 课题研究的目的和意义 4

1.5 本论文的主要工作 5

第2章  工频电参数测量原理 6

2.1 概述 6

2.2 有功功率和电压、电流有效值的测量 6

2.3 硬件同步采样原理 9

第3章  工频电参数测量的硬件设计 10

3.1  三相工频电参数测量系统的组成 10

3.2  电压输入回路 11

3.3  电流输入回路 11

3.4  频率测量 11

3.5  Σ—△A/D转换器 12

3.5.1  Σ—△A/D转换器的结构 12

3.5.2  Σ—△调制器的原理分析 13

3.5.3  Σ—△A/D转换器的结构 14

3.5.4  增量调制器 14

3.5.4.1  单阶增量调制器： 14

3.5.4.2  二阶增量调制器 17

3.5.4.3  高阶增量调制器 17

3.5.5  延时存储器 18

3.5.6  数据抽取滤波器 19

3.5.6.1  数字抽取原理 19

3.5.6.2  数字抽取滤波器的特点 19

3.6  采样及A/D转换电路过程 22

3.7  数据输出接口设计 22

第4章 系统的软件设计 23

4.1 实现工频电参数测量的软件算法原理 23

4.2  DSP系统 24

4.2.1  DSP系统的构成 24

4.2.2  DSP系统的特点及设计过程 25

4.3  DSP的开发环境 26

4.3.1  DSK简介 26

4.3.2  CCS开发环境 27

4.3.2.1  CCS概述 27

4.3.2.2  代码生成工具 27

4.3.2.3  CCS集成开发环境 28

4.4  工频电功率用IIR滤波器设计 29

4.4.1  IIR滤波器的软件设计及其调试 30

4.5  系统的DSP软件设计流程 33

结束语 36

参考文献 37

致谢 38

附录A  FFT的DSP实现程序 39

附录B  IIR的DSP实现程序 51

附录C  三相多功能电功率测量系统电路图 60

基于数字采样法的工频电参量系统的设计

摘 要

摘 要：本课题主要研究基于数字采样法的工频电参量系统的设计，主要功能包括电流、电压、频率、相位、功率因数、有功功率、电能、无功功率等的测量。

随着国民经济的快速发展，对电力需求越来越大，电作为一种重要的商品，也越来越受到人们的重视。本系统可作为电力部门收费和用户付费的依据，应用范围非常广泛。

本课题文主要研究了用Σ—△A/D转换器和 DSP处理器对工频三相电压、电流进行数字采样，再用数字低通滤波器实现对三相电参数进行测量的测量系统。系统采用并行数据通信总线实现与计算机系统通信的功能，并对通信的输出数据类型进行了定义。

关键词：Σ—△A/D；低通滤波器；工频电参数