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技术文章 MS-2250 自适应实时DSP架构可以监控电 因此，业界越来越关注谐波污染问题，并采取了各项措施以 实现更好的电网管理。其中，最佳的一个方法是在电网内设 网中的谐波成分和各种电源品质 置更多的观测和分析点，并且延长监控时间。随着智能电表 因数 在全世界范围内的加快部署，满足上述要求的最佳器件会被 用于其中。用于智能电表的ASIC集电能计量特性与谐波分析 作者：Gabriel Antonesei ，ADI公司 功能于一身，可能是最适合当下的理想解决方案。请切记， 简介 考虑到一块芯片内要嵌入大量DSP资源，同时又必须廉价、尺 寸小、功耗低，可想而知频谱分析绝非易事。本文将讨论一 在过去，谐波分析仪不仅非常昂贵，而且难以集成到大规模 种尝试满足所有这些需求的DSP架构解决方案。 制造的电表中。因此，对电网进行谐波污染分析是一件非常 困难的事情，只能偶尔由专业操作员在某些特定位置进行。 基频估算和频谱成分提取 如今，芯片不仅可以集成更多的信号处理功能，而且尺寸更 电网上不断变化的负载与相对恒定的发电输出之间存在一种 小、价格更低廉，能够实现对电网的高效使用和监控。 动态的平衡关系，这导致在负载较高时，主电源频率会略微 降低，而在负载较低时，主电源频率会略微提高。在电网 高度发达并受到密切监控的国家，频率偏移量相当小，但在 去几十年来，电源系统呈指数式增长，其非线性 电网控制不佳的地区，频率偏移量可能大到足以影响电气设 过特性引起了严重的谐波污染。这可能带来多方面 备。为此，业界已进行大量研究工作，试图找到通过优化各 的不利影响，例如：电气设备过热和过早老化， 种参数，如精度、速度、噪声和谐波抗扰度等，来实现跟踪 传输线路损耗增加，以及继电器保护失灵等。 频率的最有效方法。 图1. 基于数字PLL结构的频率估算 /zh April 2012 | Page 1 of 4 ? 2012 Analog Devices, Inc. All rights reserved. MS-2250 技术文章 就电源系统的安全性、稳定性和效率而言，电网的频率是与电 知道了要从频谱中所提取成分的精确频率后，我们就可以考 流和电压同等重要的工作参数。可靠的频率测量是有效的进行 察各种用于提取的选项。谈到采样系统的频谱分析，我们自 电源控制、负载减轻、负载恢复和系统保护的先决条件。 然会想到利用离散傅里叶变换(DFT)这个工具将信号从时域映 射到频域。有多种数值算法和处理架构专门用于实