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介绍了电力系统参数交流采样的设计思想,对频率跟踪电路进行了分析,提出了由锁相环CD4046和AD7865构成的硬件解决方法,并给出了由CD4046构成的频率跟踪电路、信号调理电路以及AD7865与TMS320LF2407的接口设计电路,解决了电力系统中多路电压、多路电流的交流采样问题,保证电网频率变化时采样数据的精度和稳定性。该采样算法可以应用于多种场合,具有一定的实用和推广价值。
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锁相环锁相环+双双AD7865实现交流采样实现交流采样
介绍了电力系统参数交流采样的设计思想,对频率跟踪电路进行了分析,提出了由锁相环CD4046和AD7865构
成的硬件解决方法,并给出了由CD4046构成的频率跟踪电路、信号调理电路以及AD7865与TMS320LF2407的
接口设计电路,解决了电力系统中多路电压、多路电流的交流采样问题,保证电网频率变化时采样数据的精度
和稳定性。该采样算法可以应用于多种场合,具有一定的实用和推广价值。
介绍了电力系统参数
1 交流采样的设计思想
若将电压有效值公式:
离散化,以一个周期内有限个采样电压数字量来代替一个周期内连续变化的电压函数值,则式(1)变为:
式中:△Tm为相邻两次采样的时间间隔;um为第m-1个时间间隔的电压采样瞬时值;N为一个周期内的采样点数。若相邻两次采
样的时间间隔相等,即△Tm为常数△T,考虑到N=T/△T,则有:
这就是根据一个周期内各采样瞬时值及每周期采样点数计算电压信号有效值的公式。同样,电流有效值计算公式:
计算一相有功功率的公式:
式中:im和um为同一时刻的电流和电压采样值。
功率因数为:
2
交流采样法包括
硬件同步采样法是由专门的硬件电路产生同步于被测信号的采样脉冲。一种利用锁相环频率跟踪原理实现同步等间隔采样的电
路如图1所示。
在相位比较器PD、低通滤波器LP、压控振荡器VCO构成的锁相环内加入N分频器,输入fi为被测信号的频率,作为锁相环的
基准频率,输出fo为采样频率。fo经N分频后与fi相比较,根据锁相环工作原理,锁定时fo/N=fi,即fo=Nfi。由于锁相环的实时
跟踪性,当被测信号频率fi变化时,电路能自动快速跟踪并锁定,始终满足fo=Nfi的关系,即采样频率为被测信号频率的整数
(N)倍。用该输出去控制采样/保持器,并启动
系统中的频率跟踪电路由专用锁相芯片CD4046和分频芯片CD4040组成,以实现工频信号的锁相倍频,分频比为1/64。在工
频信号恰好为50 Hz的情况下,该电路的锁相倍频频率为50×64=3 200 Hz,相当于一个工频周期内有64个采样脉冲,频率跟
踪锁相电路接线图如图2所示。
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weixin_38747566
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