基于DSP技术的高精度电能表的计量

摘要

本文通过对国内外高精度电能表的发展状况的分析，针对电力部门对高精度的实际要求，阐述了0.5级高精度电能表的总体设计思想，采用DSP新技术，完成了高精度电能表的软硬件设计，经测试证明，达到了高精度的要求。 论文首先对电能表的发展状况、高精度电能表存在的主要问题进行了归纳总结；阐述了采用DSP新技术开发高精度电能表的重要意义，提出了以单片机为主CPU实现功能，以DSP为从CPU实现计量的新一代高精度电能表的设计方案； 其次研究了电能表计量的分析方法和理论基础，分析和比较了各项指标的计量方法；根据现已颁布的国家电能计量标准，归纳了各种电能计量指标及计算方法，为电能计量装置的研制提供依据和算法； 接着用MATLAB和CCS进行了仿真，验证了基于傅里叶变换的电能计量的算法程序；测试了算法的处理性能、实时性，探讨了程序的优化方法； 最后分析比较了国内外各种产品和设计方案，根据目前电力系统和市场的实际需要，完成了高精度电能表的总体方案设计，并在此基础上完成了电能计量系统的主要算法仿真。同时，对样表进行了精度测试。

目录

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第一章绪论

§1.1高精度电能表的计量的概念及意义

§1.2高精度电能表的现状及发展趋势

§1.2.1我国电能表的发展概况

§1.2.2高精度电能表的现状

§1.3 DSP技术在高精度电能表中的应用

§1.3.1 DSP技术综述

§1.3.2 DSP设计过程

§1.3.3 MATLAB-DSP集成设计环境

§1.4课题任务

第二章高精度电能表计量的理论基础

§2.1交流信号波形分析

§2.2连续信号的离散采样

§2.3傅里叶变换

§2.3.1傅里叶变换

§2.3.2离散傅里叶变换

§2.3.3快速傅里叶变换

§2.4 DIT-FFT的运算规律及编程思想

§2.4.1原位运算

§2.4.2旋转因子的变化规律

§2.4.3蝶形形运算规律

§2.4.4编程思想

§2.4.5序列的倒序

§2.4.6旋转因子的生成

§2.5频谱分析

§2.6数字滤波器

§2.6.1数字滤波器的分类

§2.6.2数字滤波器设计方法概述

§2.7本章小结

第三章快速傅里叶变换在电能计量中的应用

§3.1快速傅里叶变换

§3.2数字滤波器

§3.2.1基本原理

§3.2.2数字滤波器的设计

§3.2.3 FIR滤波器DSP的实现

第四章高精度电能表主要参数的计量

§4.1频率测量

§4.2数据处理

§4.3计算公式

§4.4实例仿真

第五章系统设计

§5.1系统硬件设计

§5.1.1系统设计指标

§5.1.2硬件系统结构

§5.1.3器件的选择

§5.2软件系统设计

§5.2.1系统软件设计方法

§5.2.2 DSP处理流程

§5.2.4 FFT的DSP实现

§5.3本章小结

第六章测量结果分析

§6.1测量误差分析

§6.2算法精度仿真

§6.2.1硬件电路误差估计

§6.2.2 DSP算法误差估计

§6.3电能表精度测量实验

§6.3.1实验方案

§6.3.2执行标准

§6.3.3测量结果

§6.4本章小结

第七章总结与展望

§7.1总结

§7.2展望

致谢

参考文献

在学期间发表的学术论文