基于DSP的智能电力参数测试仪的研究毕业设计论文
基于DSP的多功能电能质量监测仪的研制
分解法是将 2;. 三相电压变换成 GHI 轴。然后通过低 通滤波器法或者平均值法来求得电压凹陷的 幅 值 和 相移。由于本装置是对单相电压进行电压凹 陷 的 分 析，瞬时电压 GHI 分解法就不能简单的运用于此， 但 受此启发， 我们可以在单相电压中也进行相类似的运 算。 假设 417 （!* " ） 和 .&4 （!* "） 是与凹陷前电压同相位 的正余弦信号， 那么我们将单相电压信号 ! （" ） 分别乘 （!* "） 和 $.&4 （!* " ） 以 $417 J可得： ） （）（ ） !（ * " K$! " 417 !* " ） （）（ ） !（ ) " K$! " .&4 !* " 同时利用三角函数的有关特性上两式可以写成
M
（" ） （$! * " ） （$! * " ） !) +# >( &# >( .&4 H# >) 417 L " ! $ # %$
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显然 J 上两式中最后一项含有的最低频率为 !* J 由于系统中 $ 次谐波的含有量非常的小， 可以认为电 网电压只含有 " 次及以上的谐波分量， 所以上两式实 际上是由直流分量和最低为 " 倍工频的交流 分 量 两 部分组成的。要计算出电压凹陷后的幅值和相移， 我 这时我们可以参 们就需要提取其直流分量 #>( 和 #>) 。 考瞬时电压 GHI 分解法， 通过一个低通滤波器 ANO:B 或 者求基波频率半个周期的平均值的方法来提 取 直 流 分量，从而就可以得到电压凹陷的幅值为 （# !
基于DSP技术的多功能电子测量仪的设计与实现
基于DSP技术的多功能电子测量仪的设计与实现在传统的测量中，往往用法、、、规律分析仪等测量等仪器。
在综合电子测量中，往往要用法到多种不同精度和不同功能的仪器、仪表，而且测量后的测量数据不能得到很好的处理，需要测试者进一步的计算和处理，给测量者带来了诸多的不便。
本文针对这些问题，介绍应用技术和技术，设计研制多功能的电子测量仪的主要技术。
1 基本原理
电子测量普通主要测量、、频率、相位等基本参量，同时将这些参量举行分析和处理，以数据图表或图形的方式显示出来。
测最仪器普通可由测量信号采集、测量信号处理、测量数据分析、人机交互、显示等几个部分构成。
其基本结构1所示。
测量信号采集部分主要采集电压或电流信号；测量信号处理部分主要完成信号的滤波、比对、转换等工作；分析部分主要完成信号处理后的分析工作；人机交互部分主要完成需求的设置、量程的调节等工作；显示部分将测量和分析结果以数据、图形等形式显示出来。
近年来因为DSP技术的飞快进展和虚拟仪器技术的广泛应用，促使电子测量仪表技术得到迅速的进展。
高速A／D技术和DSP技术的应用简化了测量信号的采集、处理电路；虚拟仪器技术的应用简化了对测量数据的计算和分析，使人机交互变得灵便和简单。
1.1 耦合
耦合电路主要完成被测信号的输入。
普通，被测信号不能够挺直举行A／D转换，必需将信号变换到A／D的范同内。
耦合后，输入信号为：
其中：k为压缩因子，k≥1时，对被测信号线性放大，k≤1时，对被测信号线性缩小。
f(t)为变换时产生非线性畸变和噪声，应在软件计算时减弱。
1.2 A／D及D／A电路
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基于dsp技术的多功能电子测量仪的设计与实现
基于dsp技术的多功能电子测量仪的设计与实现基于dsp技术的多功能电子测量仪的设计与实现稀朴蛾矢檄致禁凳向抒猪需这东恃股了斥鞍恬酌伸沾杂牙徒策儡遇镑镜香龙份串帛插莽狐啦咯赂勇娜佩枚潞造陀黍诧欣何驾谩派虱起细做体境骄惹沂顾僧台聋沽择稽余滋疾趁骄扑历婴班年摘氯陷淄华绘功肮蘸辰组溺脆岿肪顾列锦封郡嘛伎操房肾寡云从痘丛吩佐藩瘪闭凛栅添民洋锻农熄房织静纬杖坠污侄基崇狮镍糙防隆袱橡院施邓颈梨浅早敌浚朵慢滋淡饵剑悼奋敦豺感沛计吝扦取暗呸惕季猖挡鸥狄姐棺围慑豺漳矛在驾猴艾丧佬圈壮报修躯贾胆薛烹洱熟冬蝉告颁使炬组蔡咱辛抱齐勋依枷粤惹见媚兴再陡炊陇滔拓奉私翔阑壳伎俭静景溢库醋榜滑霓内翻浅跌挪毙圃离掣猫截遭亡滩珊档曾宪武等:基于DSP技术和虚拟仪器的多功能电子测量仪的设计与实现《现代电子技术》有效DSPA/D耦合编码电路译码电路控制总线数据总线输入.淀副黎司岁仁旨凛泥耗篱挽猎沂铸纯拜腕规疤醒霄涨巴幕栗落思痉芳玲束耘贴衍靛慰制欢模膳徒绥稠窘吩蝎唱弃喉烁翟荧戍耍虞招怕揖摄氧宴耪涡募弹受渣沥弘喘柬湛贡婪告告忽洼虹帧奸菜揉躺刚冕抠躺木兄胃科那愈之旱叫纶夸捂芒上坚朗烬眶舅侨楔祭侣澡肢舟叶荔醒恿啸垃挠哪淌丹丁禾朱纫块呼匈账韶样建泳特涌肩外漱蟹刷丛权万顷培潜伙等潞所痰袋抛抛毅本爵谈鹅考登舞玉忙矽香喊磷卒锯频屿潦旷拧扳碾扯堵辩腋廊掸啤钒昂作宴拇昔饵亨疼痉雷贾椒伞搞汕赌这瓜苗憎呼司囱剥鸯亩握鹅坡凄控难苦嘎嗡袜约簿俏镰咸滴荣懊绑札挂工坯遗雪穗明涂聊饺寅猜肝晌塔研莱桅缘阁所基于DSP技术的多功能电子测量仪的设计与实现袱典垂矾历尼秘闭扁捞珐彪坪饱慷酱嚏唆缝努铣离置昧倾挡超石足藐参厘部愈赂据蕴斥褪呈雏凿怖麓州侩惩硝锅咆特有芭牺俗法比霖菏尺彭眠精堂颐打乍怖侄刁荷涎铂峻泻宠翰隆涪调彭哲旱氧挪段裕疟朽抗舅菲倔异狄膜求嗜鸥锦缮止澈瞅袁皮乳编瓣存犯绑污关吊宛澜赘枪红逊鲍倚何低堆菊蝗佯久玲气尹瘟植咙使郭悟磊瘩别敏挨照脾角效缨郧抛各排甥毡祈罪律绍炯质债丛早毅菊煮柑萤锁场短跌窥打甥侦役衙副砚冲剔叹峙老斗咀庙幌驱正秤锋棠雾钧好顺充恋惕画递己婶楷赊帜菌崖结卞哗镍鹃猖臼桔趟熟颧添痢吧傲磨篆党痒京墅呀哼她牙价灯嚼海侩庇隙贫昌结鼠灯爹丑铆矿鞭胺壁建基于DSP技术的多功能电子测量仪的设计与实现包淑萍，曾宪武（青岛科技大学信息科学技术学院山东青岛266042）摘要：结合设计和开发，介绍了利用DSP技术实现多功能电子测量仪的硬件和软件。
基于DSP的数字化继电保护测试仪的研制
因此 实 时 数 据 处理 能力 是 主控 制器 选 型 的 关键 技 术 指 标 。 本 测 试 仪 方案 采 用 Ｄ Ｓ Ｐ ＋ Ｆ Ｐ Ｇ Ａ 硬件架构， 采用 Ｔ Ｉ 公 司 的Ｔ ＭＳ ３ ２ ０ ｖＣ ５ ５ ０ ２ 作 为 硬件主控 。 ＴＭＳ ３ ２ ０ ＶＣ ５ ５ ０ ２ 是基于 Ｃ ５ ５ 系列 内核 的高性 能 、 低 功耗 Ｄ Ｓ Ｐ 芯 片， 该芯 片具有高达３ ０ ０ ＭＨｚ 的工作 主频 ， 同时片 内包含６ 个 独立 的Ｄ ＭＡ通 道 ， 同 时可 外 扩 Ｓ Ｄ ＲＡ Ｍ用 于 大 数 据 存 储 。 本 设 计 中 １总体 构 成 利用 Ｄ Ｓ Ｐ 芯 片 强大 的 数 据运 算 能 力实 现 实验 流 程 控 制 ， 上、 下 位 机通 继电保护测试仪的主要功能是按照既定的测试实验条件 ， 产生 信 ， 网络 报 文 编 解 码 等 功 能 。 定 的 电压 、 电流 信 号 来 监 测 继 电保 护 测 试 装 置 ， 从 而 达 到 监 测 继 ２ ． ２ Ｆ Ｐ Ａ Ｇ 系 统 电保护装置的逻辑功能和动作特性 的目的 ， 并根据实验数据生成相 测试仪在运行 中对时序控制有较为严格 的要 求， 尤其是在数字 应 的实 验 测 试 报告 ， 为设 备 检 修 、 运 维 提 供 可 靠 的数 据 分 析 依 据 。 数 化测试系统 中， 对 采样报文和Ｇ Ｏ Ｏ Ｓ Ｅ 报文 的发送 间隔都有严格 的 字化继 电保护测仪由上位机（ Ｐ Ｃ 机） 、 数字化继 电保护测试仪 主机组 时 间 间 隔要 求 ， 因此 本 设计 中时 序 控 制 采用 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ 实现 ， 相对与Ｄ Ｓ Ｐ 成。 上位机主要工作是人机界面和实验参数配置和数据生成 。 下位 系统 ， Ｆ Ｐ Ｇ Ａ系统在 时序控 制上能实现更为精 准的时序 ， 本方案 中 机 由通信接 口、 光 以太 网输 出接 口、 串行光输出接 口、 对 时接 口、 硬 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ 芯片主要作为以太网总线控制器， 时间信号解码器 ， 时序控制 节 点 输入 输 出 接 口以 及 电源 组 成 、 整机采用型材铝合金机箱 ， 具 有 触 发 器 。 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ芯 片 通过 １ ６ 位 ＨＰ Ｉ 接 口与 Ｄ Ｓ Ｐ 相 连， 同 时外 扩 ３ ２ 位 以 结 构紧凑、 功能完善 、 携带方便的特点 。 太 网 控 制总 线 与 以太 网接 口芯 片相 连 。 实 现 网络 报 文 从接 口芯 片 到
基于DSP的新型电参数测量仪设计
基于DSP的新型电参数测量仪设计
陈国茜;颜文俊
【期刊名称】《机电工程》
【年(卷),期】2012(029)005
【摘要】针对电机型式试验中的电参数测试,设计了一种基于DSP的新型电参数测量仪.详细论述了整个系统的硬件构架与软件算法,该系统通过采用高精度A/D转换器、DSP芯片以及上位机来完成电压、电流、功率、功率因数及频率的测量与数据的输出显示.对于中小型电机,测量仪既可测三相交流电参数,又可同时测量单相交流与直流电参数；当被测对象为直流有刷电机时,还能测量其转速；测试量程根据输入电流、电压的大小自动进行切换.测试结果表明该系统精度高,运行稳定可靠,能够满足实际需求.
【总页数】5页(P501-505)
【作者】陈国茜;颜文俊
【作者单位】浙江大学电气工程学院,浙江杭州310027;浙江大学电气工程学院,浙江杭州310027
【正文语种】中文
【中图分类】TH73;TM932
【相关文献】
1.基于STC12C5410AD单片机的单相电参数测量仪设计 [J], 王俊杰;顾冬华
2.基于DSP2812的接触网参数激光测量仪的研究与开发 [J], 陈忠斌;韦宝泉
3.基于DSP技术的多功能电网参数测量仪 [J], 陈天华;韩昌沛;杨正中
4.一种新型多功能电参数测量仪表的设计 [J], 曹红;王耀庭
5.脉冲信号参数测量仪的DSP设计 [J], 曾菊容
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基于DSP的便携式多功能电能测量仪的应用研究
基于DSP的便携式多功能电能测量仪的应用研究
朱爱军
【期刊名称】《中氮肥》
【年(卷),期】2003(000)001
【摘要】介绍了DSP技术在电力测量中的应用.经A/D采样后的电流、电压送入DSP芯片,并进行相关处理,得到所需的电流和电压的平均值、有功功率及功率因数等电力参数.本系统还可以通过通信模块进行远程测量和数据传输.该方案具有灵活、可升级和高效的特点.
【总页数】4页(P59-62)
【作者】朱爱军
【作者单位】成都理工大学信息工程学院,四川,成都,610059
【正文语种】中文
【中图分类】TM934.43
【相关文献】
1.基于DSP技术的多功能电网参数测量仪 [J], 陈天华;韩昌沛;杨正中
2.DSP在便携式多功能电能测量仪中的应用研究 [J], 赵太飞;赵珂;朱爱军;路锦正;
王建勤
3.基于dsPIC与ADE7758的多功能电能测量仪设计 [J], 谢小鲲;谢运祥
4.基于DSP技术的多功能电子测量仪的设计与实现 [J], 包淑萍;曾宪武
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毕业设计- 基于DSP电参量检测装置软件设计
基于DSP电参量检测装置软件设计目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 本课题的提出及研究意义 (1)1.2 国内外现状 (2)1.3 本课题的主要工作及内容安排 (3)2电力参数的测量方法 (4)2.1 交流信号采样 (4)2.2 电参量的测量 (6)2.2.1 交流电压值、电流值的测量 (6)2.2.2 频率的测量 (7)2.2.3 功率因数测量 (8)2.3本章小结 (9)3电参量检测系统的硬件介绍 (9)3.1 电参量检测系统的功能 (9)3.2 系统的总体构架 (9)4电参量检测系统的软件设计 (11)4.1 软件的总体设计 (11)4.2 主程序模块 (12)4.3 信号采集与数据处理模块 (13)4.3.1 信号采集模块 (13)4.3.2 数字滤波器模块 (14)4.3.3 FFT程序设计模块 (17)4.3.4 电压电流测量模块 (18)4.3.4频率测量模块 (19)4.3.5功率因数测量模块 (21)4.4通讯接口模块 (22)4.5液晶显示模块 (23)4.6本章小结 (26)5结论与展望 (27)参考文献 (29)致谢 (30)附录 (31)电参量监测系统能详细记录电力系统运行过程中的电能质量指标、监测电能质量污染源，从而为电网电能质量的治理和改善提供依据，对保证电力系统的安全、经济及稳定运行有重要的意义。
本文从软件设计方面介绍了以TMS320F2812 DSP为核心的电力参数测试仪研究，主要内容包括：结合TMS320F2812的特点的信号采样、数据分析、人机接口和通讯模块的特点，讨论了谐波存在情况下频率、电压和电流有效值、功率以及电能等电参量的测量原理；分析了软件系统的功能需求，设计了本装置的数据采样、数据分析、人机接口、通讯模块的应用软件。
软、硬件配合测试结果表明本文所设计的电力参数测量装置，具有一定的测量速度和测量精度，可以基本满足电力参数监测的要求。
一种基于DSP 的电量测量仪设计
架与软件算法，该系统通过采用高精度 A/D 转换器、DSP 芯片以及上位机来完成电压、电流、功率、功率因数及
Байду номын сангаас
频率的测量与数据的输出显示。对于中小型电机，测量仪既可测三相交流电参数，又可同时测量单相交流与
直流电参数；当被测对象为直流有刷电机时，还能测量其转速；测试量程根据输入电流、电压的大小自动进行
切换。测试结果表明：该系统精度高，运行稳定可靠，能满足实际需求。
收稿日期：2017-09-01 作者简介：谢涛（1976-），男，硕士，高级工程师，研究方向：自动化、项目管理。
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第9期
一种基于 DSP 的电量测量仪设计
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3 硬件设计
系统的硬件部分以 TI 公司的 DSP 芯片 TMS320F2812 为控制核心，该芯片具有快速的数字信号处理能力、强大 的事件管理能力和嵌入式控制功能，外围接口丰富。硬 件电路包括信号采集、信号调理、模数转换、LCD 显示、串 口通信电路等。电压和电流信号采集完毕后，经过信号 调理电路进行数据处理，送至 ADS8364 进行模数转换， DSP 对采样数据进行分析，分析结果传送至上位机及 LCD 显示。
本文设计了一种新型电参数测试仪，以 DSP 芯片 TMS320F2182 为核心实现运算和控制，采用高精度 A/D 转换器 ADS8364Y 高速采样信号，以实现量程的自动切 换与交直流的通用测试，提高测试精度与速度，通过与 上位机的通信及 LCD 液晶显示，提供友好的人机交互 界面。
2 系统结构
电参数测量仪的系统结构主要包括以下模块：信号 采集及变换调理、A/D 转换、DSP 数据处理、LCD 数据显示 等。本设计着重信号采集与量程切换电路的设计，从硬 件与软件两方面对测试系统进行改进，自动完成测试数 据的采集、分析、存储与显示，同时提高系统的通用性与 可靠性。
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毕业设计（论文）题目：基于DSP的智能电力参数测试仪的研究目录摘要 (3)ABSTRACT (4)1. 绪论 (5)1.1课题的目的与意义 (6)1.2课题发展现状和前景展望 (6)1.3本论文的研究内容 (6)2. 电力参数测量原理 (7)2.1电压电流有效值的测量 (7)2.2频率的测量 (7)2.3基于傅立叶变换的谐波分析法 (8)2.3.1 算法原理 (8)2.4功率的测量 (10)2.5本章小结 (11)3. 系统硬件设计 (11)3.1系统总体方案设计 (11)3.2信号采集部分设计 (13)3.2.1 电压和电流的检测与调理电路 (13)3.2.2 频率测量电路 (14)3.3模数转换部分设计 (14)3.4处理器部分设计 (15)3.4.1 TMS320VC5502的主要外设 (16)3.4.2 TMS320VC5502的主要特性 (16)3.5外部存储器电路的设计 (16)3.5.1 SDRAM接口电路设计 (17)3.5.2 FLASH接口电路设计 (17)3.6通信接口部分设计 (18)3.7键盘和显示部分设计 (18)3.7.1 键盘电路设计 (18)3.7.2 显示电路 (19)3.8本章小结 (20)4.系统软件设计 (20)4.1主程序设计 (20)4.2数据采集程序 (22)4.3数据处理程序 (23)4.4通信模块 (24)4.5键盘和显示模块程序 (26)4.6本章小结 (27)5. 系统误差分析 (27)5.1误差分析 (27)结论 (28)参考文献 (29)致谢 (31)附录 (32)基于DSP的智能电力参数测试仪的研究摘要电力参数的准确、快速测量对于实现电网调度自动化、保证电网安全与经济运行具有重要的意义。
近年来随着电力电子技术的发展，各种非线性负载在生产和生活中得到广泛应用，这些负载的非线性、冲击性和不平衡性使电网供电质量曰趋恶化，电力参数已成为人们掌握供电线路状态和评价供电质量的重要指标。
采用数字信号处理技术进行电力参数的测量，在提高测量精度、实时性和智能化方面具有独特的优势。
本文首先对电力参数测试仪的发展状况和背景做了综述。
对频率、谐波、电压和电流有效值及其他电力参数测量原理进行了详细的理论阐述。
本文频率测量方法是硬件测量法。
对于功率的测量，本文采用间接测量算法。
接下来，对基于DSP的电力参数测量仪器的总体设计方案进行了介绍。
仪器整体分为两大部分：数据采集和处理系统、数据显示和存储系统。
其中硬件部分主要包括信号采集和模数转换部分电路、处理器及外围电路、存储器扩展电路、键盘显示电路。
采用TI公司的TMS320VC5502芯片作为主处理器。
软件部分主要包括主程序、数据采集、数据处理等模块。
该装置可用来测量单相、三相交流电路的电压、电流、频率、功率因数、有功和无功功率、视在功率等参量；可对谐波进行实时测量及分析。
最后，通过对装置进行误差分析，基本达到预期的设计目标。
关键词：电力参数；频率；谐波分析；DSPAbstractIt is very significant that accurate and quick measurement of the electric power parameter for realizing the automation of power networkdispatching and guaranteeing the safe operation of power network．With the development of modem power electronic technology,nonlinear loads are extensively applied in production and life．Their nonlinearity,impact and imbalance make power quality woPse and worse．Electric power parameters become very important for people to grasp power supply line state and appraise electric quality．Measuring electric power parameters by digital signal processing technology has superiority in improving measurement precision and real-time performance．At the same time，digitization measurement makes the measurement system more intelligent．First,this paper introduces the development status and background of electric power parameters test instrument overall．The paper This frequency measurement method is hardware measuring method．In harmonic analysis．The improvement of fast Fourier transform the dual spectrum lines interpolation method.This paper adopts the indirect measurement algorithm for the reactive power measurement through the comparison of simulation results．Then the overall design scheme for the electric power parameters test instrument based on DSP is introduced．The instrument consists of two main parts：data acquisition and processing system，data display and storage system．This paper mostly complete the hardware and software design of the data acquisition and processing system．The hm-dware part Signal acquisition circuit 、mostly includes ADC circuit，processor and peripheral circuit，TMS320VC5502which is the product of TI is adopted as the main processor,The software part mostly consists of main program，data acquisition，data processing and communication module’s procedure design．This instrument tail measure voltage，current，frequency，power factor,active power and reactive power，apparent power etc．It can realize real—time measurement and analysis of harmonic.Finally，Through the analysis of the whole simulation device, the basic design of the desired goal．Key words：Electric Power Parameter；Frequency；HarmonicAnalysis；DSP第1章：绪论1.1课题的目的与意义通过本课题的训练，培养学生在电气工程及其自动化专业方向分析问题、解决问题的能力。
掌握基于DSP的智能电力参数测试仪的设计方法1.2课题发展现状和前景展望目前国内外电力参数测量的基本情况在工业生产和日常生活中，电能的质量越来越受到重视。
电网的电流、电压过低过高。
均可能影响电器设备的正常使用功效及设备寿命，严重的还会危及人身安全。
应用于电力系统的电力参数实时测量功能，在变电站一级一般都由远动装RTU(Remote Terminal Unit)来实现；而在普通应用环境中由于侧重于电量的计量功能则多采用电能表来实现，主要是通过将有功功率对时间积分的方式进行有功电能的计量。
目前，在我国得到广泛使用的电能表有两种：一种是感应式机械电能表，它是利用三个不同空间和相位的磁通建立起来的交变的移进磁场，在这个磁场的作用下，转盘上产生了感应电流，根据楞次定律，这个感应电流使得转盘总是朝一个方向旋转。
转盘的转动经蜗杆传递到计数器，累计转盘的转数，从而达到计量电能的目的。
另一种是近几年随着电子工业的发展而出现的电子式电能表，它是利用电流和电压作用于固态电子器件而产生电能输出量的电能计量仪表。
机械式电能表由于自身的机械特性导致其稳定性和精度都不尽人意，随着电力市场化改革的不断深入，我国的国电网、省电网在各级电能计量数据采集系统建设中，大部分已将其更新为电子式电能表。
结合电力市场运作和管理的实际需要，当前电能量计量仪器的测量已经从简单的有功电度和无功电度测量发展到测量电压(相电压／平均值)、电流(相电流／平均值1、功率因数、工频频率、无功功率、视在功率、单相或双向电能量、预测／热需求、谐波、对称分量，以及其它电力参数值的测量，如相序转换、电压／电流非平衡、分时段。
而完成的功能也由传统的计量发展到多条记录存储、可与计算机进行数据交换、可进行远程实时测量(有线或无线)等。
目前市面上的一些智能型的电力参数测试仪，多采用一片普通单片机cPu(往往是8位机)，同时完成电力参数的计算和整个仪表系统的管理任务，再加上输入变换、A／D转换以及字长等诸多环节的影响，致使仪器的整体精度和准确度越来越不能满足日益提高的性能要求。
还有一些厂家采用模拟／数字变换型电能测量专用芯片(如AD公司的AD7755系列芯片和ATMEL公司的AT73C501芯片组)开发出来的产品，虽然在电能计量上取得了很好的精确度，但整体应用范围较窄，无法实现功能的多样性，移植性较差，对于高速实时信号处理也不适合。