基于dsPIC数字信号处理器的工频电参数测量单元设计文献综述

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1、文献综述基于dsPIC数字信号处理器的工频电参数测量单元设计一、前言单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注，应用很广，发展很快。单片机体积小，重量轻，抗干扰能力强，环境要求不高，价格低廉，可靠性高，灵活性好，开发容易。由于具有上述优点，在我国，单片机以广泛地应用在工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用电器、电力电子、机电一体化设备等各个方便。[1-6]数字信号控制器（DSC）是单片机嵌入式控制器，它集成了单片机（MCU）的控制能力以及数字信号处理能力（DSP）的

2、计算能力和数据吞吐能力。Dspic系列是功能强大的16为单片机所具备的所有功能：快速、复杂、和灵活的中断处理，丰富的数字和模拟外设，电源管理，可灵活地选择多种时钟模式，上电复位，欠压保护，看门狗定时器，代码加密，全速实时仿真以及全速在线调试解决方案。[16-18]数字信号处理是一门设计血多科学且广泛应用于许多领域的新兴科学。数字信号处理是利用计算机或专用处理设备，以数字形式对信号进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理，从而得到人们所需要的信号形式。数字信号处理以众多科学为理论基础，如数学领域中

3、的微积分、复变函数、概率统计、随机过程、数值分析、高等代数、线性代数、反函数等都是数字信号处理的数学工具，与网络理论、信号与系统、控制理论、通信理论、故障诊断等密切相关，同时是现代控制理论、现代通信理论、故障理论和现代测量等的理论基础，并与他们相互交叉、相辅相成、相互促进。[7-12]傅里叶变换是信号处理的基础学科。先对信号进行傅里叶变换后，再对信号进行分析，在如今的已经成为一种最常用的方法。在FFT算法还没有问世的时候，数字芯片已经问世，但是对于当时的芯片来说对以个几百点的序列直接做离散傅里叶变换（DT

4、FT），那需要花好长时间，虽然现在处理器的速度越来越快，但是用来处理点数庞大的数据，比如说对1024点进行浮点的DTFT那也是一个海量的计算，只有用硬件直接实现才可以做到毫秒，甚至微妙级，但是那样成本就太贵。FFT问世以后，通过处理器对序列的傅里叶变换的速度大大加快。傅里叶变换在工频电参数测量中也得到了广泛的应用。5工频即工业上用的交流电源的频率。一般是50Hz。只要通过点工作的东西，都吸收着电网上的能量，这个就是功率。功率分有功功率和视在功率，许多用点设备均是根据电磁感应原理工作的，如配电变压器、电动机

5、等，它们都是依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传递。为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称无功功率，但是“无功”并不是“无用”的电功率，只不过它的功率并不转化为机械能和热能。有功功率加无功功率就是视在功率，有功功率与视在功率的比值，称为功率因素。功率因素反映了电源输出的视在功率被有效利用的程度，我们希望的功率因素越大越好。谐波，基波频率整数倍的分量或辅波就是谐波。基于dsPIC数字信号处理器的工频电参数测量单元，通过A/D采样器对电压和电流进行采样。然后进行AD转换，这样我们就得到了工频电信号的数字信

6、号。然后把数字信号输入单片机。通过单片机对数字序列，进行FFT。再对快速傅里叶变换后的数据进行处理。从中得到各次谐波的幅值，谐波含量，工频的频率以及幅值。再通过对电压电流相位的差值，算出功率因素。一、主题2.1研究背景及意义交流电是美裔南斯拉夫人尼古拉.特斯拉发明的，距今已经有2百年的历史。交流电alternatingcurrent，简称为AC。一般是指大小和方向随时间作周期性变化的电压或电流。他的最基本的形式是正弦电流。交流电的发明给后来的来人带来了历史性的变化，它改变了人们的生活方式，如今社会我们还是

7、享受着交流电带给我们的好处，没有交流电就没有当今世界的文明说这句一点都不为过。放眼世界电的远距离传输，工业中的大功率电机，信号的传输和我们日常生活中使用的电器都会涉及到交流电。交流发电机一般用水的势能、火力发电和核能等等。这些对于我们来说一般是不可再生的，我们要尽可能的利用他们，更多的为人们服务。但是交流电中存在无功功率，无功功率的存在降低了我们对点的利用率，所以说我们要尽可能的降低无功功率的产生。所以测量电路中的功率因素非常必要。所有的波形都不可能是完美的，都有谐波存在。这些谐波含量可能不是很大，但是它

8、会对我们的电网和电路产生较大的影响。比如说，谐波的频率正好和电路中LC的震荡频率相近，那么这个谐波的幅值将会被震荡电路放大，产生较大的电路，大则直接损坏电子元件小则减小电子元件的寿命，而且对于电路也会产生干扰。5随着电子产业的发展，芯片的速度越来越快，集成度越来越高。这对于我们来测量电路中的功率因素已经不是一件难事，但是要测得精确地值那还是要花功夫，这功夫永远没有一个底线。如今的电表不仅可以测出电压、电流的峰峰值，频率等，还可