三相多功能电表报告.docVIP

摘　要 本项目充分地利用了DSP强大的信号处理能力和现代数值分析方法。设计了电能表前端采样及计量模块的硬件，以及一套符合国标GB/T 17883-1999的0.2S 级精度要求的算法，同时扩展了谐波分析功能。系统概述为：三相电压、电流AD采样，采样数据通过串口送至处理器(DSP)，由DSP对采样数据作电参数计量和谐波分析，处理结果通过定制LCD显示，并通过脉冲口发出有功、无功校表脉冲。DSP采用ADI公司的BLACKFIN531-16位定点芯片，最高处理能力可达800MIPS，采样芯片为16bit 的AD73360，支持六通道同步转换，无同步误差。数字化、高精度、创新性和可扩展性是本项目的特点，准同步采样算法和谐波分析是本项目的新颖之处。 本文包括以下方面内容：（1）系统方案，（2）功能与指标，（3）实现原理，（4）系统误差分析，（5）系统软件设计，（6）系统测试，结果分析及功能实现，（7）总结。 关键词：ADSP-BF531，电能表，准同步采样，汉宁窗，快速傅立叶变换 ABSTRACT The project makes full of DSP’s high performance and the modern Calculation Method, designs a suit of High-Precision Three-Phase PowerMeter, and develops the arithmetic of power measurement. Also designs a method to analyse the harmonic level of the power system. The principle is that Signals sampled by ADC is transmitted to DSP, processed by DSP and working out RMS value, Power, frequency, harmonic and so on. After that, the results can be displayed on LCD. Digital design, high-precision, creativity and extendable are the features of the project. This report includes following issues: (1) System solution. (2) Functions of the system. (3) Principle of implementation. (4) Analysis of Measurement error. (5) Software design of the system. (6) System test. (7) Summarization Key words: ADSP-BF531.PowerMeter, Quasi-Synchronous sampling, Hanning window，FFT. 目录 摘　要 1 1 系统方案 3 1.1系统概述 3 1.2功能模块设计 4 1.2.1 信号调理和AD采样 4 1.2.2 处理器模块 5 1.2.3 系统时钟设计 7 1.2.4 人机交互 7 1.2.5电源管理模块 8 2 功能与指标 9 3 实现原理 10 3.1 测量方法 11 3.2 准同步算法 14 3.2.1 准同步算法原理 14 3.2.2 准同步算法误差分析 16 3.3 数字滤波设计 17 3.4 谐波分析 18 3.4.1离散傅立叶变换的泄漏与栅栏效应 19 3.4.2　加窗处理 20 3.4.3 加窗的插值算法 22 3.4.4谐波分析的软件仿真 26 3.5 误差补偿 28 3.6 电能脉冲输出 30 4 系统误差分析 30 5 系统软件设计 31 6 系统测试 33 7 总结 42 附录1：关键算法模块的源代码 43 1电表主程序 43 2 采样中断程序 44 3 相位补偿函数 46 4 功率平滑滤波器 47 5 加窗插值的FFT算法 48 附录2：原理图与PCB 53 附录3：电能误差检定 57 附录4：参考文献 59 1 系统方案 1.1系统概述 首先三相电压、电流进行A/D采样，采样数据计算出电压、电流，通过LCD面板显示，同时外部进行通讯。 图1.1：系统框图 Fig. 1.1, Structure of System 硬件系统结构参考市场上已有的成熟电能表硬件构成方案，分成三块工作电路板四层，两块是双PCB，如图1.2所示。 图1.2：硬件结构图 Fig. 1.2, Structure of Hardbo