单相谐波检测.ppt

单相电源谐波检测 论文要点 1．应用需求 2．测量原理及其算法 3．硬件设计方案 4．谐波分析软件流程图 具体介绍 一．应用需求 1.功能 1）能够选择查看某一谐波幅值； 2）最高谐波次数为20次； 3）被显示的谐波幅值用相对值表示（谐波幅值/基波幅值）。 2. 指标 —— 测量精度：0.1％。 二．测量原理及其算法 设f(x)是周期为2的周期函数 且能展开成三角级数 系数a0 a1 b1    叫做函数f(x)的傅里叶系数 实际上，电力系统的非正弦周期波都是不规则的畸变波形，无法表示成函数解析式后用上述傅里叶级数进行计算。一种常用的方法就是对该种波形的时间连续信号用采样装置进行等间隔采样，并把采样值依次转换成数字序列，然后借助计算机进行快速谐波分析。 离散傅里叶变换（DFT） 离散傅里叶变换概述 离散傅里叶变换的实质是把定积分计算返回到近似的累加和计算。 离散傅里叶变换（DFT） 3.测量方法 以单片机为核心,配以适当的硬件电路和软件的设计,实现对单相谐波的测量。 （1）通过互感器将输入信号 。 （2）为保证谐波分析的精确性,采用前置滤波器MAX293进行抗混叠滤波,滤去谐波中的高频成分, 防止信号的频谱发生混叠。 （3）采用集成锁相环芯片CD4046和计数器74LS393组成锁相环电路来解决频谱泄露和栅栏效应。 （4）将滤波后的信号输入到芯片MAX125进行A/D转换。 （5）利AT89C55WD 8051单片机，C语言编程，对经A/D转换后的信号进行采集进行DFT算法，计算出电参数，将数据存入存储器。 （6）将计算的出的电参数通过液晶显示屏CM12864-12显示。 三.硬件电路原理图 硬件电路设计 滤波电路 锁相环电路 AD转换电路 显示电路 四．软件流程图 主程序流程图 A/D转化流程图 本方案的特点和后期改进 1.本系统多采用现有集成芯片提高了系统的稳定性。 2.锁频器电路采用的74LS393组成的128倍分频器。每个周期采样128个点，根据香农定理理论上可以检测64次谐波，满足检测20次谐波要求。 3. MAXl25是一个14位的AD转换器。当输入为220交流电时，对应-8191~+8191,每位约对应0.0268V，每一位相对于约为220V的基波电压的误差为0.000122，满足精度小于0.1％的要求。 4.本系统硬件中与上位机的通信以及按键部分待完善。 5.算法方面可以改进为快速傅里叶以提高运算速度，增加窗函数和加值来解决电网波动引起的采样频率和采样不同步的问题，减少锁相环的硬件投入降低成本。 谢谢