PAGE7PAGE單相電能質(zhì)量參數(shù)分析儀的設(shè)計(jì)摘要在電力系統(tǒng)中，隨著越來(lái)越多非線(xiàn)性、波動(dòng)性和沖擊性負(fù)載的增加和分布式新能源的并網(wǎng)接入，使得電能質(zhì)量問(wèn)題日益受到人們的重視。因此，很有必要建立完善的電能質(zhì)量分析監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)電力系統(tǒng)中電能質(zhì)量進(jìn)行全方位的監(jiān)測(cè)，確保用戶(hù)可以安全、穩(wěn)定的使用電能。本文設(shè)計(jì)的單相電能質(zhì)量參數(shù)分析儀能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電能基本參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，具有便攜性好，靈敏度高，成本低廉的特點(diǎn)。首先，本文對(duì)電能質(zhì)量的背景和電能質(zhì)量分析監(jiān)測(cè)設(shè)備國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了說(shuō)明。介紹了電能質(zhì)量基本參數(shù)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并闡述了基本參數(shù)中電壓有效值、電流有效值、有功功率和頻率的測(cè)量方法。重點(diǎn)介紹了離散傅里葉變換和快速福利葉變換兩種諧波分析方法，并在MATLAB軟件中利用快速傅里葉變換進(jìn)行了諧波分析的仿真。然后，介紹了單相電能質(zhì)量參數(shù)分析儀的硬件電路和軟件程序的設(shè)計(jì)，說(shuō)明了基于STM32微處理器的硬件和軟件的總體設(shè)計(jì)方案。其中硬件電路主要包括采集摸塊、數(shù)據(jù)處理與控制模塊和顯示模塊。軟件設(shè)計(jì)中介紹了系統(tǒng)初始化程序設(shè)計(jì)、A/D轉(zhuǎn)換程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)處理程序設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)顯示程序設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)流程，并對(duì)其中使用函數(shù)的功能進(jìn)行了詳細(xì)解釋。相關(guān)設(shè)計(jì)完成后，對(duì)所設(shè)計(jì)的單相電能質(zhì)量參數(shù)分析儀進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)基本參數(shù)的測(cè)量工作，但也存在一定的誤差。論文最后對(duì)本次設(shè)計(jì)做出了總結(jié)，并對(duì)分析儀需要進(jìn)一步完善的地方做出了展望。關(guān)鍵詞：電能質(zhì)量；電參數(shù)測(cè)量；快速傅里葉變換；STM32ABSTRACTInthepowersystem,withtheincreaseofmoreandmorenonlinear,fluctuatingandimpactloadsandthegridconnectionofdistributednewenergy,peoplepaymoreandmoreattentiontothepowerqualityproblem.Therefore,itisnecessarytobuildaexcellentpowerqualitymonitoringandanalysissystemtomonitorthepowerqualityfromalldirectionsinthepowersystem,soastomakesurethatuserscanusepowerstablyandsafely.Thispaperdesignthesingle-phasepowerqualityparameteranalyzercanmeasurethebasicparametersofpowerquality,whichischaracterizedbylowcost,highsensitivityandgoodportability.Firstly,thebackgroundofpowerqualityandtheresearchstatusofpowerqualitymonitoringandanalysisequipmentathomeandabroadaredescribed.Thispaperintroducesthenationalstandardofthebasicparametersofpowerquality,andexpoundsthemeasurementmethodsofvoltageeffectivevalue,currenteffectivevalue,activepowerandfrequencyinthebasicparameters.Twoharmonicanalysismethods,discreteFouriertransformandfastFouriertransform,aremainlyintroduced.Then,thedesignofsoftwareprogramandhardwarecircuitofsingle-phasepowerqualityparameteranalyzerisintroduced,andtheoveralldesignschemeofhardwareandsoftwarebasedonSTM32microprocessorisexplained.Thehardwarecircuitmainlyincludesdataprocessingandcontrolmodule,gathering

moduleanddisplaymodule.Inthesoftwaredesign,thesysteminitializationprogramdesign,A/Dconversionprogramdesign,dataprocessingprogramdesignanddatadisplayprogramdesignareintroduced,andthefunctionsofusingfunctionsareexplainedindetail.Aftertherelevantdesigniscompleted,thesingle-phasepowerqualityparameteranalyzeristestedexperimentally.Thetestresultsshowthattheequipmentrunsstablyandcanmeasurethebasicparameters,buttherearesomeerrors.Intheend,thepapersummarizesthedesignandlooksforwardtothefurtherimprovementoftheanalyzer.Keywords:Powerquality;Measurementofelectricalparameters;ThefastFouriertransform;STM32目錄19066摘要 I18547ABSTRACT II11855目錄 III18064第1章緒論 194021.1課題背景及研究的意義 1184711.2課題研究現(xiàn)狀 1194771.3本文完成的主要工作 415836第2章電能質(zhì)量參數(shù)測(cè)量的理論與方法 5223342.1電能質(zhì)量問(wèn)題及其測(cè)量方法 5185972.1.1電壓偏差和電壓有效值的測(cè)量方法 5242522.1.2電流有效值的測(cè)量方法 6135082.1.3頻率偏差和頻率的測(cè)量方法 692722.1.4有功功率的測(cè)量方法 745832.2諧波概述及諧波的分析方法 888722.2.1諧波概述及其危害 8310152.2.2相關(guān)諧波公式 8227452.2.3基于快速傅里葉變換的諧波分析方法 9225042.3快速傅里葉變換的MATLAB仿真 11269372.4本章小結(jié) 123832第3章單相電能質(zhì)量參數(shù)分析儀的硬件電路設(shè)計(jì) 13166623.1硬件電路總體設(shè)計(jì)方案 13285053.2采集模塊 13191153.2.1電壓互感器 14109013.2.2電流互感器 1622203.2.3整流濾波電路 16149983.3顯示模塊 16120903.4數(shù)據(jù)處理與控制模塊 18253043.5整體設(shè)計(jì)原理圖說(shuō)明 19295783.6本章小結(jié) 208287第4章單相電能質(zhì)量參數(shù)分析儀的軟件程序設(shè)計(jì) 21262534.1STM32開(kāi)發(fā)環(huán)境 21127164.2軟件程序設(shè)計(jì)總體流程 21113354.3系統(tǒng)初始化程序設(shè)計(jì) 22188834.4A/D轉(zhuǎn)換程序設(shè)計(jì) 2396904.5數(shù)據(jù)處理程序設(shè)計(jì) 2478444.5.1基本參數(shù)測(cè)量程序設(shè)計(jì) 24197204.5.2諧波分析程序設(shè)計(jì) 25306594.6數(shù)據(jù)顯示程序設(shè)計(jì) 2654484.7本章小結(jié) 2725932第5章單相電能質(zhì)量參數(shù)分析儀的測(cè)試及實(shí)驗(yàn)分析 28139465.1單相電能質(zhì)量參數(shù)分析儀電路實(shí)物圖及顯示界面 2836985.2實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果 28139405.3誤差分析 31141755.4本章小結(jié) 3228602結(jié)論 3325473參考文獻(xiàn) 341817致謝 3624379附錄 37第1章緒論1.1課題背景及研究的意義自工業(yè)社會(huì)以來(lái)，電能已成為現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展不可或缺的能源。無(wú)論是日常生活還是工業(yè)生產(chǎn)，用戶(hù)對(duì)電能質(zhì)量的穩(wěn)定性和可靠性的要求都在不斷的提高[1]。在工業(yè)生產(chǎn)中，隨著信息技術(shù)和工業(yè)技術(shù)快速發(fā)展，很多對(duì)電能質(zhì)量要求較高的工業(yè)用戶(hù)開(kāi)始更加關(guān)注電能質(zhì)量問(wèn)題，任何電能質(zhì)量參數(shù)不達(dá)標(biāo)，都會(huì)或多或少的影響產(chǎn)品的質(zhì)量，嚴(yán)重情況下會(huì)造成停止生產(chǎn)，給企業(yè)帶來(lái)一定量的損失。在日常生活中，提供穩(wěn)定、持續(xù)、可靠的電能，會(huì)極大的提高人們的工作效率，在一定程度上會(huì)提高人們的生活品質(zhì)。如今，隨著電力電子設(shè)備的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，各種非線(xiàn)性、沖擊性、波動(dòng)性負(fù)載也大量增加，使電力系統(tǒng)所遭受的電能質(zhì)量污染也日趨嚴(yán)重[2]。因此如何提高電能質(zhì)量，為生產(chǎn)生活提供更為優(yōu)質(zhì)的電能，使電能能夠更好地服務(wù)于快速發(fā)展的信息時(shí)代，是當(dāng)今電力工作者的一個(gè)挑戰(zhàn)，同時(shí)也是一個(gè)機(jī)遇。一般來(lái)說(shuō)，電能質(zhì)量根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行方式不同可分為穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量和暫態(tài)電能質(zhì)量[3]。前者主要問(wèn)題包含供電電壓偏差、頻率偏差、電網(wǎng)諧波含量、電網(wǎng)三相不平衡、電壓波動(dòng)閃變等。后者主要問(wèn)題包含電壓短暫升高、供電電壓短暫降低、供電電壓中斷、脈沖暫態(tài)等[4]。暫態(tài)電能質(zhì)量問(wèn)題中供電電壓暫降和電壓短時(shí)中斷是現(xiàn)在電網(wǎng)中亟需解決的問(wèn)題。這類(lèi)暫態(tài)電能質(zhì)量問(wèn)題對(duì)于抗干擾能力強(qiáng)的機(jī)械設(shè)備沒(méi)有明顯的影響，但對(duì)于一些敏感的電子設(shè)備會(huì)產(chǎn)生較大的影響。由于電能質(zhì)量問(wèn)題直接關(guān)系國(guó)民經(jīng)濟(jì)，因此對(duì)電能質(zhì)量研究具有非常重要的意義[5]。為了解決電能質(zhì)量對(duì)生產(chǎn)和生活的影響，需要建立合格的電能質(zhì)量分析系統(tǒng)。利用電能質(zhì)量分析系統(tǒng)，對(duì)電網(wǎng)中各個(gè)重要環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)測(cè)并統(tǒng)計(jì)一定時(shí)間內(nèi)的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)中電能質(zhì)量的分析與評(píng)測(cè)。1.2課題研究現(xiàn)狀電能質(zhì)量問(wèn)題是電力系統(tǒng)中有待解決的重要問(wèn)題之一。電能質(zhì)量分析方法和設(shè)備的研究已成為測(cè)控、電力、計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域的熱門(mén)課題。目前為止，電能質(zhì)量分析設(shè)備經(jīng)歷了如下三個(gè)階段[6]：第一階段：指針式儀器階段，主要有指針式電流表、電壓表、功率表和模擬示波器等，這些指針式儀器主要是對(duì)模擬量進(jìn)行測(cè)量，這些典型的指針式儀表雖然測(cè)量精度不高，但其造價(jià)低廉，現(xiàn)如今也占據(jù)了一部分市場(chǎng)。第二階段：數(shù)字化儀器階段，這類(lèi)設(shè)備主要是將被測(cè)信號(hào)整流濾波成直流信號(hào)，再將直流信號(hào)通過(guò)相應(yīng)的轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，在進(jìn)行測(cè)量。主要儀器有萬(wàn)用表。第三階段：以微處理器為核心的測(cè)量?jī)x器階段，這類(lèi)設(shè)備主要是將一次側(cè)的大電壓、大電流通過(guò)電壓/電流互感器轉(zhuǎn)換成二次側(cè)的小電壓、小電流，再將信號(hào)整流濾波并通過(guò)AD轉(zhuǎn)換芯片送到微處理器，微處理器通過(guò)相應(yīng)的算法處理數(shù)字信息，得到被測(cè)參數(shù)。這類(lèi)儀器可根據(jù)核心芯片內(nèi)置算法的不同，實(shí)現(xiàn)不同參數(shù)的計(jì)算，靈活性高，靈敏性好，是目前的主流產(chǎn)品。因電能質(zhì)量問(wèn)題對(duì)生產(chǎn)和生活具有重要的影響，所以國(guó)內(nèi)外對(duì)電能質(zhì)量測(cè)量技術(shù)進(jìn)行了大量研究，目前，國(guó)外的電能質(zhì)量測(cè)量技術(shù)比較先進(jìn)[7]。美國(guó)福祿克公司是世界電能質(zhì)量測(cè)試工具的領(lǐng)導(dǎo)者，其產(chǎn)品Fluke434-Ⅱ和435-Ⅱ電能質(zhì)量和能量分析儀已成目前高精度測(cè)量主要使用的儀器。Fluke434-Ⅱ和435-Ⅱ電能質(zhì)量和能量分析儀可同時(shí)測(cè)量多個(gè)參數(shù)，一些基本參數(shù)的測(cè)量精度可達(dá)到±0.1%，被測(cè)數(shù)據(jù)可以以簡(jiǎn)易數(shù)值、趨勢(shì)圖、波形、表格或相量的形式呈現(xiàn)，使測(cè)量人員能夠快速地關(guān)聯(lián)到設(shè)施中發(fā)生的問(wèn)題。日本的HIOKI公司的電子測(cè)量?jī)x器在國(guó)際上也具有重要的地位。其產(chǎn)品PQ3198是公司最新款的電能質(zhì)量分析設(shè)備，PQ3198可按照全球標(biāo)準(zhǔn)IEC61000-4-30標(biāo)準(zhǔn)檢查電能質(zhì)量問(wèn)題，部分參數(shù)的測(cè)量精度可達(dá)到±0.1%、還可測(cè)量高次諧波成分，電壓測(cè)量高達(dá)80kHz的寬頻帶、同時(shí)可使用GPS選件，可保證多臺(tái)儀器間的數(shù)據(jù)同步等功能。PQ3198功能強(qiáng)大，能夠更簡(jiǎn)單、更準(zhǔn)確的排查相應(yīng)故障。德國(guó)GMC是面向全球用戶(hù)提供專(zhuān)業(yè)的測(cè)量測(cè)試產(chǎn)品和系統(tǒng)的公司，該公司的MAVOWATT270-400便攜式電能質(zhì)量分析儀，可用于綜合電能質(zhì)量，能源和需求分析。該產(chǎn)品擁有以太網(wǎng)口，藍(lán)牙接口，Wi-Fi，USB接口，同時(shí)測(cè)量精度高，靈敏性好。除此之外，還有加拿大Nelbake公司生產(chǎn)的電能質(zhì)量參數(shù)分析儀以及瑞典UNIPOWER公司的Unilyzer900F電力測(cè)試分析儀等。以上這些產(chǎn)品大都是以DSP作為核心芯片，其靈敏度高，功能齊全，但其附加功能多，價(jià)格昂貴，并沒(méi)有批量使用。國(guó)內(nèi)的電能質(zhì)量測(cè)量設(shè)備的研究起步相對(duì)較晚，有由安徽大學(xué)和寶鋼集團(tuán)合資創(chuàng)建的上海寶鋼安大電能質(zhì)量有限公司，公司產(chǎn)品PQ102電能質(zhì)量分析儀具有9個(gè)電流通道、6個(gè)電壓通道、4個(gè)數(shù)字量通道可全面分析系統(tǒng)電網(wǎng)諧波、頻率、電壓波動(dòng)與閃變、電壓偏差、視在功率、有功功率等。還有華天電力公司生產(chǎn)的SMG7000，該設(shè)備具有電參量測(cè)試、矢量分析的功能，可顯示單相電壓、電流波形并可同時(shí)顯示三相電壓、電流波形，測(cè)試界面具備屏幕鎖定功能，以方便用戶(hù)讀取和分析數(shù)據(jù)。這些設(shè)備都可以實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量參數(shù)的測(cè)量和波形的顯示，但其測(cè)量精度相對(duì)較低，所提供的分析軟件比較簡(jiǎn)陋。除上述幾個(gè)技術(shù)比較成熟的公司以外，很多高校學(xué)者也的對(duì)電能質(zhì)量分析技術(shù)進(jìn)行深入的研究，獲得了一定的成果。李瑤瑤，彭曉等人提出了基于LabVIEW的電能質(zhì)量參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡以及工控機(jī)的形式構(gòu)成所需要的硬件平臺(tái)，在通過(guò)LabVIEW對(duì)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)的目的。這種設(shè)計(jì)方案充分利用了計(jì)算機(jī)便捷的網(wǎng)路通訊功能，以及對(duì)于數(shù)據(jù)快速的處理能力，然而其高精度的數(shù)據(jù)采集卡成本較高，同時(shí)其運(yùn)行時(shí)會(huì)浪費(fèi)計(jì)算機(jī)內(nèi)大量的資源[8-10]。西安工程大學(xué)的武宗方提出了一種基于DSP和ARM雙核的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置。其工作原理是通過(guò)采集電路采集被測(cè)信號(hào)，并將被測(cè)信號(hào)由模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳送給DSP芯片，DSP芯片運(yùn)用其強(qiáng)大的數(shù)字信號(hào)處理能力處理傳送來(lái)的數(shù)字信號(hào)，得到電壓/電流有效值，有功功率、諧波分析等。ARM芯片主要作為人機(jī)交互、實(shí)時(shí)顯示被測(cè)信息，數(shù)據(jù)通信等作用。其電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置運(yùn)用雙核結(jié)構(gòu)，大大提高了運(yùn)行速度和測(cè)量精度，但其算法復(fù)雜，開(kāi)發(fā)成本高，開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)，現(xiàn)未大量普及[11-12]。綜上所述，國(guó)外的電能質(zhì)量分析儀，功能齊全，測(cè)量精度高，但其成本高，不適用于成本要求嚴(yán)格用戶(hù)。國(guó)內(nèi)的產(chǎn)品價(jià)格相對(duì)較低，但其部分產(chǎn)品算法復(fù)雜，開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)，一些基于虛擬儀器的測(cè)量設(shè)備會(huì)占用計(jì)算機(jī)大量資源。針對(duì)上述問(wèn)題，提出一種基于A(yíng)RM的電能質(zhì)量分析設(shè)備，該設(shè)備可實(shí)現(xiàn)對(duì)電能質(zhì)量基本參數(shù)的測(cè)量，并利用傅里葉變換實(shí)現(xiàn)對(duì)諧波的分析，該設(shè)備主要面向于測(cè)量指標(biāo)要求不是特別高，成本要求相對(duì)嚴(yán)格的用戶(hù)。1.3本文完成的主要工作本文所要完成的主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：（1）了解電能質(zhì)量的定義、標(biāo)準(zhǔn)和各參數(shù)的測(cè)量方法；了解諧波的概念，對(duì)比幾種諧波分析的算法，選取適當(dāng)?shù)乃惴ㄟM(jìn)行諧波分析，并對(duì)所選的諧波分析算法在MATLAB軟件中進(jìn)行仿真驗(yàn)證其合理性。（2）闡述硬件電路的總體設(shè)計(jì)方案；對(duì)比各芯片的優(yōu)缺點(diǎn)，選取適當(dāng)?shù)男酒O(shè)計(jì)單相電能質(zhì)量參數(shù)分析儀的硬件電路，其中硬件電路包括采集模塊，數(shù)據(jù)處理與控制模塊，顯示模塊等。（3）設(shè)計(jì)單相電能質(zhì)量參數(shù)分析儀的軟件程序，選取適當(dāng)?shù)乃惴ㄌ幚頂?shù)據(jù)得到電壓有效值，電流有效值，有功功率，并根據(jù)得到的參數(shù)分析電源所接負(fù)載。同時(shí)選擇適當(dāng)?shù)闹C波分析算法進(jìn)行諧波分析。（4）對(duì)設(shè)計(jì)出來(lái)的單相電能質(zhì)量參數(shù)分析儀進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析產(chǎn)生誤差原因。第2章電能質(zhì)量參數(shù)測(cè)量的理論與方法電能質(zhì)量指的并不是電壓和電流的乘積，而是表達(dá)電能各個(gè)參數(shù)指標(biāo)偏離基準(zhǔn)技術(shù)參數(shù)的程度[13]。標(biāo)準(zhǔn)的電網(wǎng)信號(hào)為正弦信號(hào)，一些情況的發(fā)生可能會(huì)使正弦信號(hào)發(fā)生變化，因此人們開(kāi)始關(guān)注電網(wǎng)中的電能質(zhì)量問(wèn)題。電能質(zhì)量問(wèn)題可粗分為穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量問(wèn)題和暫態(tài)電能質(zhì)量問(wèn)題，因暫態(tài)電能質(zhì)量的復(fù)雜性，本章僅介紹了穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量問(wèn)題。其中著重介紹了電壓偏差、頻率偏差和諧波含量分析。2.1電能質(zhì)量問(wèn)題及其測(cè)量方法2.1.1電壓偏差和電壓有效值的測(cè)量方法電壓偏差是指電力系統(tǒng)正常運(yùn)行情況下，某一節(jié)點(diǎn)的測(cè)量電壓與其標(biāo)稱(chēng)電壓之差占其標(biāo)稱(chēng)電壓的百分比。電壓偏差的公式為：(2-1)其中為節(jié)點(diǎn)的測(cè)量電壓，為該節(jié)點(diǎn)的標(biāo)稱(chēng)電壓，為電壓偏差。根據(jù)GB/T15543-2008《電能質(zhì)量供電電壓偏差》中規(guī)定：220V單相供電電壓偏差為標(biāo)稱(chēng)電壓的+7%，-10%。根據(jù)國(guó)家現(xiàn)行電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)設(shè)備自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)GB/T35725-2017要求：對(duì)于電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)設(shè)備其檢測(cè)基波電壓允許誤差為±0.1%。檢測(cè)諧波電壓允許誤差如下表2-1。表2-1監(jiān)測(cè)設(shè)備檢測(cè)諧波電壓允許誤差被測(cè)量條件允許誤差諧波電壓≥1%U±2%<1%U±0.02%注：U為基波電壓對(duì)于電壓有效值的測(cè)量方法，某些簡(jiǎn)易的萬(wàn)用表采用先測(cè)量出電壓的峰值再利用公式(2-2)算出有效值，這就會(huì)導(dǎo)致如果電壓信號(hào)中含有諧波，測(cè)量精度會(huì)大大降低[14]。(2-2)式中為電壓有效值，為電壓最大值。為了適應(yīng)核心芯片只能處理數(shù)字信號(hào)的能力，理論上采用電壓有效值的離散化公式對(duì)其進(jìn)行測(cè)量，公式如下：(2-3)式中，為每個(gè)周期的采樣點(diǎn)數(shù)，（=0,1,2,3,…,）為第次采樣的電壓值，為電壓有效值。2.1.2電流有效值的測(cè)量方法根據(jù)GB/T35725-2017《電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)設(shè)備自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)通用技術(shù)要求》規(guī)定：電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)設(shè)備檢測(cè)基波電流允許誤差為±0.2%（），檢測(cè)諧波電流允許誤差如下表2-2。表2-2監(jiān)測(cè)設(shè)備檢測(cè)諧波電流允許誤差被測(cè)量條件允許誤差諧波電流≥3%I±2%<3%I±0.06%注：I為基波電流對(duì)電流的測(cè)量理論上亦采用電流離散化公式，公式如下：(2-4)式中，為每個(gè)周期的采樣點(diǎn)數(shù)，（=0,1,2,3,…,）為第次采樣的電流值，為電流有效值。2.1.3頻率偏差和頻率的測(cè)量方法頻率偏差是指系統(tǒng)實(shí)際頻率與標(biāo)稱(chēng)頻率之差，用公式表示如下：(2-5)式中為系統(tǒng)實(shí)際頻率，為系統(tǒng)標(biāo)稱(chēng)頻率，為系統(tǒng)頻率偏差。我國(guó)系統(tǒng)的標(biāo)稱(chēng)頻率是50Hz，外國(guó)有些是60Hz，GB/T15945-2008《電能質(zhì)量電力系統(tǒng)頻率偏差》中說(shuō)明：電力系統(tǒng)正常運(yùn)行下，系統(tǒng)允許頻率偏差的范圍為±0.2Hz，但對(duì)于一些容量比較大的系統(tǒng)，允許頻率偏差范圍擴(kuò)大到±0.5Hz。對(duì)于電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)分析設(shè)備，GB/T35725-2017說(shuō)明：設(shè)備測(cè)量頻率允許誤差為±0.002Hz。測(cè)量正弦穩(wěn)態(tài)交流的單相電壓信號(hào)在一定時(shí)間內(nèi)（通常為1秒）的周期數(shù)是檢測(cè)頻率一般的方法，也可用高速秒表或計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)[15]。目前對(duì)周期的測(cè)量大多是采用通過(guò)硬件電路檢測(cè)過(guò)零點(diǎn)，但是如果電壓信號(hào)中含有諧波時(shí)，測(cè)量精度會(huì)大大降低。針對(duì)這種問(wèn)題，我們可以先對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行濾波，將處理后的電壓信號(hào)通過(guò)檢測(cè)過(guò)零點(diǎn)的硬件電路實(shí)現(xiàn)對(duì)頻率的測(cè)量。為了排除電壓波形檢測(cè)樣本中所含諧波、噪聲及系統(tǒng)大擾動(dòng)時(shí)所含暫態(tài)高頻噪聲污染對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)頻率的影響，美國(guó)一所大學(xué)的學(xué)者提出了一種基于卡爾曼濾波的新技術(shù)，從畸變的電壓樣本中推算出電力系統(tǒng)的頻率偏差、頻率偏差差平均值及系統(tǒng)大擾動(dòng)下低頻同步振蕩時(shí)頻率偏差的變化率。2.1.4有功功率的測(cè)量方法根據(jù)定義，瞬時(shí)功率為瞬時(shí)電壓乘以瞬時(shí)電流，公式如下：(2-6)式中為信號(hào)瞬時(shí)電壓，為信號(hào)瞬時(shí)電流，為瞬時(shí)功率。而有功功率的定義為：交流信號(hào)在一個(gè)周期內(nèi)發(fā)出或負(fù)載消耗的瞬時(shí)功率的積分的平均值，公式如下：(2-7)為了適應(yīng)核心芯片只能處理數(shù)字信號(hào)的能力，需要應(yīng)用有功功率離散化公式對(duì)有功功率進(jìn)行測(cè)量，離散化公式如下：(2-8)式中，為每個(gè)周期的采樣點(diǎn)數(shù)，（=0,1,2,3,…,）為第次采樣的電流值，（=0,1,2,3,…,）為第次采樣的電壓值，為有功功率。2.2諧波概述及諧波的分析方法2.2.1諧波概述及其危害諧波是指對(duì)非正弦周期量進(jìn)行傅里葉級(jí)數(shù)分解，得到的頻率為基波頻率整數(shù)倍的正弦分量。電網(wǎng)諧波主由電源端，輸配電設(shè)備以及電力系統(tǒng)非線(xiàn)性負(fù)載等三個(gè)方面引起的[16]。電網(wǎng)諧波對(duì)電力系統(tǒng)具有非常大的危害性，主要有以下幾個(gè)方面：（1）由于電網(wǎng)諧波在發(fā)電設(shè)備或電動(dòng)機(jī)的一些器件上會(huì)發(fā)生損耗，這就導(dǎo)致大大降低了發(fā)電設(shè)備和電動(dòng)機(jī)的效率，嚴(yán)重情況下，會(huì)導(dǎo)致發(fā)電設(shè)備和電動(dòng)機(jī)的損壞。（2）諧波可引起電力系統(tǒng)局部串聯(lián)諧振或并聯(lián)諧振，產(chǎn)生過(guò)電流或過(guò)電壓，造成電力設(shè)備損壞，嚴(yán)重情況下可能引起安全事故。（3）電網(wǎng)諧波會(huì)使電能質(zhì)量參數(shù)分析設(shè)備產(chǎn)生誤差，達(dá)不到正確的數(shù)值，影響進(jìn)一步工作。（4）電網(wǎng)諧波會(huì)引起一些電力系統(tǒng)保護(hù)裝置的誤動(dòng)作以及在通信系統(tǒng)內(nèi)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的噪聲干擾。2.2.2相關(guān)諧波公式（1）三角形式的傅里葉展開(kāi)式設(shè)有周期函數(shù)，其周期為，則該信號(hào)可展開(kāi)為下列傅里葉級(jí)數(shù)形式(2-9)(2-10)(2-11)其中，（=1,2,3,…）為諧波次數(shù)，為直流分量，為基波頻率（2）復(fù)指數(shù)形式的傅里葉展開(kāi)式(2-12)(=0,±1,±2,…)(2-13)（3）諧波電壓/電流含有率(2-14)(2-15)式中和為基波電流有效值和基波電壓有效值，和為諧波電流有效值和諧波電壓有效值，和為諧波電壓含有率和諧波電流含有率。2.2.3基于快速傅里葉變換的諧波分析方法首先介紹一下離散傅里葉變換(DFT)，離散傅里葉變化可以將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻域信號(hào)，假設(shè)有離散信號(hào)(=0,1,2,…,)，對(duì)其進(jìn)行采樣，采樣點(diǎn)數(shù)為，采樣頻率為。根據(jù)奈奎斯特采樣定理：采樣頻率要大于等于信號(hào)最大頻率的2倍，否則會(huì)發(fā)生頻率混疊現(xiàn)象[17]。課題研究10次諧波，即10次諧波的頻率為50Hz10=500Hz，所以，離散傅里葉變換公式如下：(=0,1,2,…,)(2-16)利用離散傅里葉變換公式可清晰看出相應(yīng)頻率下信號(hào)的幅值和相位，離散傅里葉變化處的頻率公式如下：(2-17)對(duì)應(yīng)頻率信號(hào)下的幅值公式如下：(2-18)其中為求出離散傅里葉變換值的模。由公式(2-16)可知，計(jì)算一個(gè)離散傅里葉變換值需要進(jìn)行次復(fù)數(shù)加法，次復(fù)數(shù)乘法，計(jì)算點(diǎn)離散傅里葉變換需要進(jìn)行次復(fù)數(shù)加法，次復(fù)數(shù)乘法，當(dāng)采樣點(diǎn)數(shù)很大時(shí)，計(jì)算量巨大，對(duì)于實(shí)時(shí)性要求很高的電能質(zhì)量分析設(shè)備來(lái)說(shuō)，要求計(jì)算速度快，因此需要改進(jìn)DFT算法。美國(guó)學(xué)家J.W.Cooley和J.W.Tukey在1965年提出了快速傅里葉算法（FFT），大大降低了傅里葉變換的計(jì)算量[18]。其中基2快速傅里葉變換公式如下： (2-19)所謂基2FFT即將原信號(hào)分為兩組，一組為奇序列組x(2r+1)，一組為偶序列組x(2r)，其中r=0,1,2,…,；k=0,1,2,…,。采樣點(diǎn)N需滿(mǎn)足(為正整數(shù))，當(dāng)采樣點(diǎn)不滿(mǎn)足這個(gè)公式時(shí)，需要對(duì)采樣進(jìn)行補(bǔ)零操作。公式（2-19）只能計(jì)算前一半的值，后一半利用的對(duì)稱(chēng)性和周期性可得：(2-20)其中k=0,1,2,…,。設(shè)有如下式子：k=0,1,2,…,(2-21)根據(jù)公式(2-21)可得，基2快速傅里葉變換公式為：k=0,1,2,…,(2-22)因此，只要求出N/2個(gè)點(diǎn)DFT，即N/2個(gè)點(diǎn)的和值，就可求出所有的的值，其復(fù)數(shù)乘法運(yùn)算量為，復(fù)數(shù)加法運(yùn)算量為，運(yùn)算量大大減少。在進(jìn)行諧波分析時(shí)，如果采樣點(diǎn)N包含非整數(shù)個(gè)周期時(shí)，頻譜上會(huì)發(fā)生頻率泄露現(xiàn)象，只有對(duì)整數(shù)個(gè)周期的原信號(hào)進(jìn)行諧波分析，才不會(huì)發(fā)生頻率泄露，針對(duì)頻率泄露現(xiàn)象，現(xiàn)如今的解決辦法是對(duì)非整數(shù)周期的原信號(hào)進(jìn)行加窗處理，加窗處理后在經(jīng)過(guò)一些列的計(jì)算，即可求出對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)頻率下的x(k)值。由于加窗FFT比較復(fù)雜，這里暫不討論。2.3快速傅里葉變換的MATLAB仿真設(shè)有信號(hào)為：該信號(hào)的基波頻率為50Hz，信號(hào)中含有4次，5次，8次諧波，最高頻率為400Hz,所以根據(jù)奈奎斯特采樣定理，采樣頻率至少為800Hz，這里取采樣頻率為2000Hz，所以信號(hào)y在上有120個(gè)采樣點(diǎn)，該信號(hào)的圖像如圖2-1所示。圖2-1信號(hào)y的圖像在軟件MATLAB中對(duì)信號(hào)y進(jìn)行快速傅里葉變換，這里用到MATLAB中fft(y)函數(shù)，fft(y)函數(shù)可直接對(duì)信號(hào)y進(jìn)行快速傅里葉變換，快速傅里葉變換后得到的圖像如圖2-2所示。圖2-2信號(hào)y的頻譜圖由圖2-1和圖2-2可知，快速傅里葉變換能夠很好的將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻域信號(hào)，頻域信號(hào)中能清晰的看出對(duì)應(yīng)頻率下的幅值。這里主要研究對(duì)應(yīng)頻率下的幅值，對(duì)應(yīng)頻率下的相角情況沒(méi)有給出。2.4本章小結(jié)本章詳細(xì)的介紹了電能質(zhì)量中電壓有效值、電流有效值、頻率和有功功率適應(yīng)于數(shù)字芯片的測(cè)量方法，同時(shí)也相應(yīng)的介紹了供電時(shí)各參數(shù)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)設(shè)備自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)。敘述了諧波的概念，并對(duì)諧波會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的危害進(jìn)行了說(shuō)明，本章著重介紹了兩種諧波分析方法，即離散傅里葉變換(DFT)和快速傅里葉變換(FFT)，說(shuō)明了離散福利葉變化的缺點(diǎn)和快速福利葉變換會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題，并給出了解決方案。最后在MATLAB軟件中利用快速傅里葉變換進(jìn)行了諧波分析的仿真。第3章單相電能質(zhì)量參數(shù)分析儀的硬件電路設(shè)計(jì)單相電能質(zhì)量參數(shù)分析儀的設(shè)計(jì)主要包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，本章詳細(xì)的介紹了單相電能質(zhì)量參數(shù)分析儀硬件電路設(shè)計(jì)的原理和芯片選型工作。硬件電路主要是滿(mǎn)足對(duì)電網(wǎng)信號(hào)進(jìn)行采集，處理和顯示的功能，還要相應(yīng)的考慮各個(gè)芯片的供電需求。本設(shè)計(jì)的核心芯片選用STM32芯片，使得處理數(shù)據(jù)能力大大增強(qiáng)。3.1硬件電路總體設(shè)計(jì)方案單相電能質(zhì)量參數(shù)分析儀的硬件電路主要包括了三大模塊，分別是采集模塊，數(shù)據(jù)處理與控制模塊和顯示模塊。采集模塊主要完成的工作是對(duì)電網(wǎng)信號(hào)的采集，采用電壓/電流互感器來(lái)實(shí)現(xiàn)，信號(hào)通過(guò)電壓/電流互感器后，再經(jīng)過(guò)整流濾波電路變?yōu)橹绷?，然后通過(guò)核心芯片的AD轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的采集工作。數(shù)據(jù)處理與控制模塊即為核心芯片STM32，主要實(shí)現(xiàn)的功能是對(duì)采集電路采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到電壓有效值、電流有效值、有功功率、頻率等，并且能夠控制顯示芯片將各個(gè)參數(shù)顯示出來(lái)。顯示模塊的主要功能是顯示各個(gè)待測(cè)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)信號(hào)各參數(shù)的記錄和分析。硬件整體設(shè)計(jì)原理框圖如圖3-1所示。圖3-1硬件整體設(shè)計(jì)原理框圖3.2采集模塊采集模塊主要由電壓/電流互感器和整流濾波電路組成。220V單相電經(jīng)互感器后轉(zhuǎn)換成微弱的交流電，再經(jīng)過(guò)整流濾波電路后變成直流并濾除相關(guān)諧波，采集電路原理圖如圖3-2所示。圖3-2交流電壓采集模塊3.2.1電壓互感器電壓互感器的原理與變壓器類(lèi)似，變壓器主要用于電力系統(tǒng)中變換電壓輸送電能，因此容量很大。而電壓互感器主要用于測(cè)量?jī)x器上，用來(lái)測(cè)量相關(guān)參數(shù)，因此容量較小[19]。電壓互感器的類(lèi)型如下：電阻串聯(lián)分壓方式互感器：電阻串聯(lián)分壓器是最古老和最可靠的方法之一。它們的特點(diǎn)通常是易于使用和良好的準(zhǔn)確性。另一方面，它們的一個(gè)主要缺點(diǎn)是不能保證一次和二次電路之間的隔離。因此，應(yīng)通過(guò)引入附加裝置（如隔離放大器）或?qū)嵤┨娲鉀Q方案來(lái)確保測(cè)量或保護(hù)系統(tǒng)的安全。電阻串聯(lián)分壓方式互感器原理如圖3-3所示。圖3-3電阻分壓方式互感器原理圖電流型電壓互感器：電流型電壓互感器二次側(cè)不允許開(kāi)路，其優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了一次側(cè)與二次側(cè)的隔離，保護(hù)了使用設(shè)備人員的安全。電流型電壓互感器的原理如圖3-4所示。圖3-4電流型電壓互感器原理圖標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器：標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器二次側(cè)不允許短路，同樣地也實(shí)現(xiàn)了一次側(cè)與二次側(cè)的隔離。標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器原理圖如圖3-5所示。圖3-5標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器原理圖本設(shè)計(jì)使用采用電流型電壓互感器TV1005-1m，TV1005-1m性能參數(shù)見(jiàn)下表3-1。表3-1TV1005-1m相關(guān)性能參數(shù)表輸入電壓輸出電壓相移非線(xiàn)性度線(xiàn)性范圍額定電流耐壓(kv)≤1000Vac≤0.75Vac≤15?！?.2%1.5倍額定2mA/2mA≥2根據(jù)TV1005-1m的特性對(duì)圖3-4電流型電壓互感器原理說(shuō)明如下：一次側(cè)中220V市電串聯(lián)一個(gè)電阻R1，即可算出一次側(cè)的電流，互感器等比輸出電流，即一次側(cè)電流與二次側(cè)電流相等。二次側(cè)中并聯(lián)采樣電阻R2，二次電流通過(guò)R2時(shí)產(chǎn)生電壓，即實(shí)現(xiàn)電壓的轉(zhuǎn)換。3.2.2電流互感器本設(shè)計(jì)中電流互感器采用TA1005-1m，TA1005-1m性能參數(shù)見(jiàn)下表3-2。表3-2TA1005-1m相關(guān)性能參數(shù)表額定輸入電流額定輸出電流額定采樣電阻額定采樣電壓5A5mA150Ω0.75V相移非線(xiàn)性度線(xiàn)性范圍耐壓≤15?！?.2%≥1.5倍額定≥2TA1005-1m電流互感器實(shí)現(xiàn)了一次側(cè)電流與二次側(cè)電流比為1000:1的轉(zhuǎn)換。3.2.3整流濾波電路電網(wǎng)信號(hào)通過(guò)互感器后，轉(zhuǎn)換成微弱的交流電，因STM32的AD轉(zhuǎn)換輸入引腳必須輸入直流，所以還必須通過(guò)整流濾波電路才能發(fā)送給STM32的AD轉(zhuǎn)換引腳。整流電路使用的是1N4007二極管，利用二極管的單相導(dǎo)電性，使互感器輸出信號(hào)整流成直流信號(hào)。采用濾波電容實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的濾波工作，濾波電容是指安裝在整流電路兩端用以提高高效平滑直流輸出的一種儲(chǔ)能器件。在圖3-2交流電壓采集模塊原理圖中濾波電容并聯(lián)瓷片電容，提高了濾波電容的工作效果。3.3顯示模塊顯示模塊采用LCD1602芯片，顯示模塊由數(shù)據(jù)處理與控制模塊控制，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電能質(zhì)量參數(shù)的顯示工作。LCD1602是應(yīng)用較為廣泛的字符型顯示芯片，與傳統(tǒng)的LED數(shù)碼管顯示器件相比，LCD1602液晶顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富等優(yōu)點(diǎn)，而且不需要外加驅(qū)動(dòng)電路。LCD1602每一行有40個(gè)字節(jié)地址，但只能顯示前16個(gè)字節(jié)，后面的地址主要為顯示移動(dòng)字幕設(shè)置。LCD1602的RAM地址映射圖如圖3-6所示。圖3-6LCD1602的RAM地址映射圖LCD1602相關(guān)引腳說(shuō)明如下表3-3所示。表3-3LCD1602引腳說(shuō)明編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明1VSS電源地2VDD電源正極3VO液晶顯示偏壓信號(hào)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇端(H/L)5R/W讀/寫(xiě)選擇端(H/L)6E使能信號(hào)7D0-D7數(shù)據(jù)I/O口8BLA背光源正極9BLK背光源負(fù)極LCD1602大多時(shí)候是處于被寫(xiě)狀態(tài)的，寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)RS為高電平，R/W為低電平，D0-D7為8位數(shù)據(jù)輸入端口，當(dāng)使能信號(hào)端E有上升沿時(shí)，8位數(shù)據(jù)寫(xiě)入相應(yīng)的地址中，實(shí)現(xiàn)寫(xiě)數(shù)據(jù)功能。寫(xiě)指令時(shí)RS為低電平，R/W為低電平，D0-D7為8位指令碼，當(dāng)使能信號(hào)端E有上升沿時(shí)，8位指令碼寫(xiě)入顯示屏中，實(shí)現(xiàn)相關(guān)模式設(shè)置。所設(shè)計(jì)的單相電能質(zhì)量分析儀的顯示芯片LCD1602原理圖如圖3-7所示。其中滑動(dòng)變阻器可調(diào)整液晶屏的對(duì)比度。圖3-7分析儀中LCD1602原理圖3.4數(shù)據(jù)處理與控制模塊數(shù)據(jù)處理與控制模塊主要是對(duì)采集模塊處理后的信號(hào)進(jìn)行多次的A/D轉(zhuǎn)換，并將A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的實(shí)際值，其最重要的工作是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到電能質(zhì)量基本參數(shù)，并控制顯示芯片將參數(shù)顯示出來(lái)。數(shù)據(jù)處理與控制模塊使用STM32F103C8T6芯片，此款芯片具有滿(mǎn)足本設(shè)計(jì)需要的功能和接口。其擁有48個(gè)引腳（其中37個(gè)GPIO），7個(gè)定時(shí)器（其中3個(gè)16位計(jì)時(shí)器），2個(gè)I2C，3個(gè)USART，2個(gè)SPI，2個(gè)12位的AD轉(zhuǎn)換器（轉(zhuǎn)換范圍為0到3.3V），片上還集成一個(gè)溫度傳感器等。STM32最小系統(tǒng)主要包括電源電路、復(fù)位電路、外部晶振電路，程序下載電路等。其中因?yàn)镾TM32需要3.3V供電，而直接供電電源為5V，這時(shí)就需要使用AMS1117-3.3穩(wěn)壓芯片，AMS1117-3.3穩(wěn)壓芯片有3個(gè)管腳，輸入為5V，輸出為穩(wěn)定的3.3V電壓，可為STM32芯片提供穩(wěn)定的3.3V電源。復(fù)位電路使用按鍵的復(fù)位方式，該復(fù)位電路可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)按鍵復(fù)位和上電自動(dòng)復(fù)位功能。晶振電路主要用于向芯片提供工作時(shí)鐘，以滿(mǎn)足芯片的正常工作。其中外部晶振為一個(gè)8MHz的無(wú)源晶振，低速外部時(shí)鐘接頻率為32.768kHz的石英晶體振蕩器。STM32最小系統(tǒng)原理圖如圖3-8所示。圖3-8STM32F103C8T6最小系統(tǒng)原理圖3.5整體設(shè)計(jì)原理圖說(shuō)明整體設(shè)計(jì)原理圖如圖3-9所示。其中交流電壓電流采集模塊包括電壓/電流互感器、整流濾波電路，其實(shí)現(xiàn)了將被測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)化為微弱的交流電，再將微弱的交流電轉(zhuǎn)換成平滑的直流電的工作，采集模塊出來(lái)的直流電直接送到了核心芯片STM32的A/D轉(zhuǎn)換接口，STM32芯片中A/D轉(zhuǎn)換模塊實(shí)現(xiàn)了將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的工作，同時(shí)STM32芯片處理A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果得到電能質(zhì)量基本參數(shù)。最后STM32控制LCD1602液晶顯示測(cè)量結(jié)果。其中，設(shè)置預(yù)留串口為將多個(gè)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果通過(guò)串口通信發(fā)送到電腦上進(jìn)行諧波分析做準(zhǔn)備。圖3-9整體設(shè)計(jì)原理圖3.6本章小結(jié)本章主要介紹了單相電能質(zhì)量參數(shù)分析儀的硬件電路設(shè)計(jì)。敘述了硬件電路設(shè)計(jì)的總體方案，介紹了電壓互感器的各種類(lèi)型和所選擇的電壓互感器和電流互感器的特性，并對(duì)整流濾波電路的設(shè)計(jì)進(jìn)行了說(shuō)明。同時(shí)也相應(yīng)的介紹了顯示模塊LCD1602芯片工作原理。本章簡(jiǎn)單地介紹了STM32芯片和其所搭建的最小系統(tǒng)，并對(duì)最小系統(tǒng)中電源電路、晶振電路和復(fù)位電路進(jìn)行了相關(guān)說(shuō)明。最后介紹了整體設(shè)計(jì)原理圖，說(shuō)明了整體設(shè)計(jì)工作原理。第4章單相電能質(zhì)量參數(shù)分析儀的軟件程序設(shè)計(jì)本章主要介紹單相電能質(zhì)量參數(shù)分析儀的軟件程序設(shè)計(jì)。軟件程序主要包括：（1）系統(tǒng)初始化程序設(shè)計(jì)；（2）A/D轉(zhuǎn)換程序設(shè)計(jì)；（3）數(shù)據(jù)處理程序設(shè)計(jì)；（4）數(shù)據(jù)顯示程序設(shè)計(jì)，本章將對(duì)以上四點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。4.1STM32開(kāi)發(fā)環(huán)境為了幫助開(kāi)發(fā)人員更好地使用適應(yīng)于c語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的嵌入式系統(tǒng)，德國(guó)的KeilSoftware公司開(kāi)發(fā)出了Keil軟件，Keil軟件有很多版本，本設(shè)計(jì)使用的是KeiluVision5軟件，KeiluVision5軟件開(kāi)發(fā)程序主要有以下幾個(gè)步驟：（1）創(chuàng)建一個(gè)工程，選擇一塊目標(biāo)芯片，并做一些必要的工程配置；（2）編寫(xiě)C語(yǔ)言程序或匯編程序；（3）編譯應(yīng)用程序；（4）修改程序中的錯(cuò)誤并再次編譯直到?jīng)]有錯(cuò)誤提示；（5）下載調(diào)試程序。KeiluVision5軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境如圖4-1所示。圖4-1KeiluVision5開(kāi)發(fā)環(huán)境4.2軟件程序設(shè)計(jì)總體流程軟件設(shè)計(jì)中首先要進(jìn)行系統(tǒng)的初始化，之后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，核心芯片STM32再對(duì)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最后將數(shù)據(jù)處理得到的參數(shù)在顯示芯片上顯示出來(lái)。軟件程序設(shè)計(jì)總體流程圖如圖4-2所示。圖4-2軟件設(shè)計(jì)總體流程圖4.3系統(tǒng)初始化程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)初始化程序主要包括：系統(tǒng)時(shí)鐘初始化；與電腦相連的串口初始化；與LED燈連接的接口初始化；A/D轉(zhuǎn)換器初始化；初始化LCD1602接口；初始化LCD1602。系統(tǒng)時(shí)鐘在system_stm32f10x.c文件中設(shè)置為72MHz，相關(guān)初始化函數(shù)與其功能如表4-1所示。表4-1初始化函數(shù)名與其相應(yīng)的功能函數(shù)名函數(shù)功能uart_init()串口初始化LED_Init()與LED燈連接的接口初始化Adc_Init()A/D轉(zhuǎn)換器初始化Lcd_GPIO_init()初始LCD1602接口Lcd_Init()初始化LCD1602uart_init()是進(jìn)行串口初始化函數(shù)，其形參為波特率。函數(shù)主要進(jìn)行的工作是使能USART1（USART是一個(gè)全雙工通用同步/異步收發(fā)模塊）；初始化PA9引腳并設(shè)置引腳為推挽輸出方式，作為發(fā)送端口；初始化PA10引腳并設(shè)置引腳為浮空輸入方式，作為接受端口；設(shè)置優(yōu)先級(jí)為3、設(shè)置傳輸波特率、設(shè)置8位數(shù)據(jù)格式、一個(gè)停止位、無(wú)奇偶校驗(yàn)位方式傳輸；最后初始化串口、開(kāi)啟中斷、使能串口。LED_Init()主要功能是點(diǎn)亮LED燈，用于測(cè)試使用。其主要進(jìn)行的工作是使能PA7端口，設(shè)置PA7端口為推挽輸出模式，設(shè)置PA7端口速度為50MHz，最后根據(jù)設(shè)定參數(shù)初始化PA7，令其PA7端口輸出為高電平點(diǎn)亮LED燈。Adc_Init()主要功能是初始化STM32中ADC，其主要進(jìn)行的工作是使能ADC通道時(shí)鐘；設(shè)置ADC分頻因子為6（系統(tǒng)時(shí)鐘為72MHz，ADC的時(shí)鐘不能超過(guò)14MHz，所以進(jìn)行6分頻為12MHz）；設(shè)置PA1和PA2為模擬輸入引腳，其中PA1為測(cè)量電壓信號(hào)的輸入引腳，PA2為測(cè)量電流信號(hào)（已轉(zhuǎn)成電壓信號(hào)）的輸入引腳；設(shè)置ADC相關(guān)寄存器，其中設(shè)置ADC1和ADC2工作模式為獨(dú)立單次轉(zhuǎn)換模式，數(shù)據(jù)對(duì)齊方式為右對(duì)齊；最后使能并校準(zhǔn)ADC。Lcd_GPIO_init()主要功能是初始化連接LCD1602的接口PB5-PB15，其中PB8-PB15為數(shù)據(jù)輸入端口，PB7是使能端口，PB6是讀/寫(xiě)端口，PB5是指令/數(shù)據(jù)端口。函數(shù)主要工作是使能端口，打開(kāi)端口時(shí)鐘，設(shè)置時(shí)鐘頻率為50MHz并設(shè)置其為標(biāo)準(zhǔn)輸出模式。Lcd_Init()主要功能是初始化LCD1602，主要進(jìn)行的工作依次是進(jìn)行初始化連接LCD的連接端口；寫(xiě)指令38H即顯示模式設(shè)置為顯示，8位數(shù)據(jù)接口；寫(xiě)指令08H即顯示關(guān)閉；寫(xiě)指令01H即顯示清屏；寫(xiě)指令06H即當(dāng)寫(xiě)或讀一個(gè)字符后地址指針加一，且光標(biāo)加一；寫(xiě)指令0CH即開(kāi)啟顯示，且光標(biāo)不顯示。以上寫(xiě)指令之前均需要檢測(cè)忙信號(hào)。4.4A/D轉(zhuǎn)換程序設(shè)計(jì)在A(yíng)DC初始化函數(shù)Adc_Init()中已經(jīng)設(shè)置好了ADC的時(shí)鐘為12MHz。A/D轉(zhuǎn)換相關(guān)函數(shù)及其功能如表4-2所示，這些函數(shù)都在adc.c文件中。表4-2A/D轉(zhuǎn)換函數(shù)名與其相應(yīng)的功能函數(shù)名函數(shù)功能Get_Adc()獲取AD轉(zhuǎn)換的值Get_Adc_Average()幾次AD轉(zhuǎn)換的平均值Get_Adc()函數(shù)主要功能是獲得AD轉(zhuǎn)換的值，其形參為AD轉(zhuǎn)換通道，返回值為無(wú)符號(hào)短整型值。主要進(jìn)行的工作依次是設(shè)置采樣時(shí)間為239.5周期，使能指定的ADC的軟件啟動(dòng)轉(zhuǎn)換功能，等待轉(zhuǎn)換結(jié)束，最后返回最近一次ADC規(guī)則組的轉(zhuǎn)換結(jié)果。這里采樣時(shí)間為239.5個(gè)周期，而總轉(zhuǎn)換時(shí)間需要在采樣時(shí)間的基礎(chǔ)上再加上1.5個(gè)周期，所以總轉(zhuǎn)換時(shí)間為252個(gè)周期，即us。Get_Adc_Average()函數(shù)主要功能是獲得幾次AD轉(zhuǎn)換結(jié)果的平均值，其形參為通道和采樣次數(shù)，返回值為16位無(wú)符號(hào)短整型。主要進(jìn)行的工作是多次調(diào)用Get_Adc()函數(shù)獲得AD轉(zhuǎn)換結(jié)果，再對(duì)獲得的結(jié)果累加除以采樣次數(shù)，以求取平均值。4.5數(shù)據(jù)處理程序設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)處理程序是對(duì)AD轉(zhuǎn)換結(jié)果進(jìn)行處理，得到電能質(zhì)量各個(gè)參數(shù)。數(shù)據(jù)處理程序主要包括：（1）對(duì)AD轉(zhuǎn)換的結(jié)果進(jìn)行處理，得到電壓有效值、電流有效值、有功功率等參數(shù)；（2）將AD轉(zhuǎn)換的結(jié)果發(fā)送到電腦上進(jìn)行諧波分析。4.5.1基本參數(shù)測(cè)量程序設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)處理程序設(shè)計(jì)中得到基本參數(shù)的兩種方法流程圖如圖4-3和圖4-4所示。其中方法一中是將每個(gè)AD轉(zhuǎn)換結(jié)果都轉(zhuǎn)換成實(shí)際值，再利用第二章中參數(shù)離散化公式(2-3)、(2-4)和(2-8)來(lái)計(jì)算電壓有效值，電流有效值和有功功率。方法二是先求出10次AD轉(zhuǎn)換的平均值，再將平均值轉(zhuǎn)換成實(shí)際值，將平均值先顯示在LCD1602上，再根據(jù)平均值利用電能質(zhì)量參數(shù)分析設(shè)備校準(zhǔn)，即將平均值乘以一個(gè)系數(shù)，使他為真實(shí)的參數(shù)值。由于方法二的測(cè)量方法精度更高，開(kāi)發(fā)時(shí)間更短，效率更高，本設(shè)計(jì)采用方法二進(jìn)行基本參數(shù)的測(cè)量。圖4-3基本參數(shù)程序設(shè)計(jì)方法一流程圖圖4-4基本參數(shù)程序設(shè)計(jì)方法二流程圖兩種方法中將AD轉(zhuǎn)換的結(jié)果轉(zhuǎn)化成實(shí)際值的公式如下：(4-1)其中AD轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)據(jù)類(lèi)型為無(wú)符號(hào)短整型。4.5.2諧波分析程序設(shè)計(jì)將多個(gè)AD轉(zhuǎn)換結(jié)果發(fā)送到電腦上進(jìn)行諧波分析，諧波分析算法采用第二章提出的快速傅里葉變換算法。利用福利葉變換算法結(jié)合第二章公式(2-17)和公式(2-18)可以計(jì)算出各次諧波下的幅值，再利用公式(2-14)和公式(2-15)可計(jì)算出諧波電壓/電流含有率。諧波分析設(shè)計(jì)流程如圖4-5所示。圖4-5諧波分析設(shè)計(jì)流程圖4.6數(shù)據(jù)顯示程序設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)顯示程序主要包括：向液晶屏內(nèi)寫(xiě)指令；向液晶屏內(nèi)寫(xiě)數(shù)據(jù)，字符初始位置設(shè)定，向LCD1602寫(xiě)一個(gè)字符串等。相關(guān)函數(shù)及其功能如表4-3所示，這些函數(shù)都在LCD1602.c文件中。表4-3數(shù)據(jù)顯示函數(shù)名與其相應(yīng)的功能函數(shù)名函數(shù)功能Lcd_En_Toggle()發(fā)使能脈沖Gpio_data()端口置入數(shù)據(jù)Lcd_Write_Command()向液晶屏寫(xiě)指令Lcd_Write_Data()向液晶屏寫(xiě)數(shù)據(jù)Lcd_SetXY()字符初始位置設(shè)定Lcd_Puts()向LCD1602寫(xiě)一個(gè)字符串Lcd_En_Toggle()函數(shù)主要功能是發(fā)送使能脈沖，當(dāng)進(jìn)行寫(xiě)指令和寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)都需要向液晶顯示屏發(fā)送使能脈沖。Gpio_data()函數(shù)主要功能是向D0-D7數(shù)據(jù)端口置入數(shù)據(jù)，其形參是要向液晶屏置入的8位數(shù)據(jù)。Lcd_Write_Command()函數(shù)主要功能是向液晶屏寫(xiě)指令，其主要工作流程依次是：設(shè)置RS和RW為低電平，向端口置入8位指令碼，發(fā)送使能脈沖，最后進(jìn)行測(cè)忙工作。Lcd_Write_Data()函數(shù)主要功能是向液晶屏寫(xiě)數(shù)據(jù)，其主要工作流程依次是：設(shè)置RS為高電平，設(shè)置RW為低電平，向端口置入8位數(shù)據(jù)，發(fā)送使能脈沖，最后進(jìn)行測(cè)忙工作。Lcd_SetXY()函數(shù)為字符初始位置設(shè)定函數(shù)，其中形參為列x和行y。其主要工作流程是：如果y=0，則寫(xiě)入地址為x+0x80，即向第一行x列寫(xiě)入；如果y=1，則寫(xiě)入地址為x+0xC0，即向第二行x列寫(xiě)入。Lcd_Puts()函數(shù)功能是向液晶屏寫(xiě)一個(gè)字符串，其形參為列x、行y和字符串。其主要工作流程為：調(diào)用Lcd_SetXY()函數(shù)設(shè)置要寫(xiě)入的字符初始位置，調(diào)用Lcd_Write_Data()函數(shù)向液晶屏寫(xiě)入數(shù)據(jù)。4.7本章小結(jié)本章主要介紹了單相電能質(zhì)量參數(shù)分析儀的軟件程序設(shè)計(jì)。首先簡(jiǎn)要說(shuō)明了STM32的開(kāi)發(fā)環(huán)境，并對(duì)在KeiluVision5軟件中開(kāi)發(fā)程序的主要步驟進(jìn)行了說(shuō)明。敘述了軟件程序設(shè)計(jì)的總體流程，在總體設(shè)計(jì)流程的基礎(chǔ)上，本章詳細(xì)的介紹了系統(tǒng)初始化程序設(shè)計(jì)流程、A/D轉(zhuǎn)換程序設(shè)計(jì)流程、數(shù)據(jù)處理程序設(shè)計(jì)流程和數(shù)據(jù)顯示程序設(shè)計(jì)流程，并對(duì)以上程序設(shè)計(jì)中的函數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明。第5章單相電能質(zhì)量參數(shù)分析儀的測(cè)試及實(shí)驗(yàn)分析開(kāi)發(fā)分析儀最后也最重要的步驟就是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其性能，本次采用家用220V電對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試的指標(biāo)包括電壓有效值、電流有效值、有功功率、電量和諧波含量。下面對(duì)測(cè)試過(guò)程及部分結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明。5.1單相電能質(zhì)量參數(shù)分析儀電路實(shí)物圖及顯示界面基本參數(shù)將通過(guò)液晶屏LCD1602顯示出來(lái)，液晶屏可以顯示測(cè)量的電壓有效值、電流有效值、有功功率和電量。諧波分析將在電腦上完成，以圖表的方式呈現(xiàn)出來(lái)。單相電能質(zhì)量參數(shù)分析儀實(shí)物圖及顯示界面如圖5-1所示。圖5-1單相電能質(zhì)量參數(shù)分析儀實(shí)物圖5.2實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果本實(shí)驗(yàn)對(duì)家用220V電壓進(jìn)行測(cè)試，當(dāng)設(shè)備只連接家用220V電沒(méi)接入負(fù)載時(shí)，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5-2所示。當(dāng)設(shè)備連接負(fù)載時(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5-3所示。圖5-2只接入家用電壓沒(méi)接入負(fù)載實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖圖5-3既接入家用電壓又接入負(fù)載實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖對(duì)電能質(zhì)量分析系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，評(píng)價(jià)電壓、電流的指標(biāo)主要有電壓/電流峰值、電壓/電流偏差、電壓波動(dòng)、電壓/電流有效值等參數(shù)，這里使用具有代表性的電壓/電流有效值進(jìn)行測(cè)試；評(píng)價(jià)功率的指標(biāo)有有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)等，這里對(duì)有功功率進(jìn)行測(cè)試。本次實(shí)驗(yàn)采用350W吹風(fēng)機(jī)、800W吹風(fēng)機(jī)、500W電鉆和880W電鉆進(jìn)行測(cè)試。電壓有效值的測(cè)試結(jié)果如表5-1所示，電流有效值的測(cè)試結(jié)果如表5-2所示，有功功率測(cè)試結(jié)果如表5-3所示。表5-1電壓有效值測(cè)試結(jié)果測(cè)量組次標(biāo)準(zhǔn)值(V)測(cè)量值(V)相對(duì)誤差12282290.44%22282290.44%32302310.43%42302310.43%52332340.42%62332340.42%表5-2電流有效值測(cè)試結(jié)果測(cè)量組次負(fù)載標(biāo)準(zhǔn)值(A)測(cè)量值(A)相對(duì)誤差1350W吹風(fēng)機(jī)1.411.40.72%2800W吹風(fēng)機(jī)3.323.30.61%3500W電鉆2.112.10.47%4880W電鉆3.523.50.57%表5-3有功功率測(cè)試結(jié)果測(cè)量組次負(fù)載標(biāo)準(zhǔn)值(W)測(cè)量值(W)相對(duì)誤差1350W吹風(fēng)機(jī)325.2328.81.11%2800W吹風(fēng)機(jī)756.5765.31.16%3500W電鉆476.8482.21.13%4880W電鉆804.6815.21.32%諧波分析工作在電腦中完成，這里只分析到10次諧波，諧波次數(shù)與諧波含量關(guān)系如圖5-4所示。圖5-4諧波次數(shù)與諧波含量關(guān)系5.3誤差分析測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，需要對(duì)誤差進(jìn)行分析才能更好的改善測(cè)量設(shè)備。實(shí)驗(yàn)誤差主要有以下幾個(gè)方面?；ジ衅鲙?lái)的誤差互感器中由于激磁電動(dòng)勢(shì)的存在，電壓互感器和電流互感器原邊電流和副邊電流在矢量上不在成正比，互感器的實(shí)際輸出和理想輸出之間出現(xiàn)了誤差，在硬件調(diào)試過(guò)程中，當(dāng)輸入電壓或者電流過(guò)大時(shí)，會(huì)出現(xiàn)波形失真的情況，這種情況就是互感器磁飽和所致。另外，互感器還不可避免的存在著非線(xiàn)性因素，這對(duì)測(cè)量結(jié)果也會(huì)產(chǎn)生影響[20-21]。濾波電路帶來(lái)的誤差由于本次設(shè)計(jì)的分析儀采用濾波電容對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波，很大程度上降低了測(cè)量精度，帶來(lái)的另一方面的影響就是諧波分析不夠準(zhǔn)確，為了改善這方面的影響，需要搭建各位完善的濾波電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)高頻次的濾波工作?？焖俑＠~變換算法存在的誤差諧波分析時(shí)采用快速傅里葉變化需要對(duì)一個(gè)周期內(nèi)完整波形采樣，當(dāng)采樣的不是一個(gè)完整周期時(shí)，將會(huì)發(fā)生頻率泄露現(xiàn)象。改善辦法是對(duì)原信號(hào)進(jìn)行加窗處理，加窗處理后再進(jìn)行運(yùn)算即可避免發(fā)生頻率泄露現(xiàn)象。數(shù)據(jù)精度誤差本次測(cè)試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)精度較低，為了便于在LCD1602液晶屏上顯示，電壓有效值顯示整數(shù)，電流有效值顯示到小數(shù)點(diǎn)后一位，有功功率顯示小數(shù)點(diǎn)后一位，這就會(huì)導(dǎo)致誤差相對(duì)較高，實(shí)驗(yàn)結(jié)果精度不高。在數(shù)據(jù)處理的過(guò)程中，由于各種因素導(dǎo)致的數(shù)據(jù)類(lèi)型強(qiáng)制轉(zhuǎn)換帶來(lái)的誤差，也是一個(gè)不可忽視的因素。5.4本章小結(jié)本章詳細(xì)地介紹了單相電能質(zhì)量參數(shù)分析儀的測(cè)試實(shí)驗(yàn)。給出了分析儀的實(shí)物圖和顯示界面，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，分析了實(shí)驗(yàn)誤差。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，可以滿(mǎn)足對(duì)電能質(zhì)量基本參數(shù)測(cè)量的基本要求。結(jié)論本設(shè)計(jì)根據(jù)電能質(zhì)量分析的技術(shù)指標(biāo)和功能需求，設(shè)計(jì)了基于STM32的單相電能質(zhì)量參數(shù)分析系統(tǒng)，其硬件電路主要包括采集模塊、數(shù)據(jù)處理與控制模塊和顯示模塊。該系統(tǒng)能夠?qū)﹄妷河行е?、電流有效值、有功功率和電量進(jìn)行測(cè)量，諧波分析工作將由STM32通過(guò)串口發(fā)送到電腦上再利用軟件進(jìn)行分析。本文在參考學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)設(shè)計(jì)單相電能質(zhì)量參數(shù)分析儀方面做了大量的工作，主要有以下幾個(gè)方面：研究了適應(yīng)于數(shù)字芯片的電能質(zhì)量基本參數(shù)的測(cè)量方法，重點(diǎn)研究了離散傅里葉變換(DFT)和快速福利葉(FFT)變換兩種諧波分析方法，通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)FFT相對(duì)于DFT大大的減少了計(jì)算量，但FFT也存在頻率泄露等問(wèn)題需要在仿真分析時(shí)加以注意。通過(guò)對(duì)電能質(zhì)量分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)的分析，搭建了基于STM32的單相電能質(zhì)量參數(shù)分析儀的硬件電路。其中硬件電路主要有三大模塊，即采集模塊、數(shù)據(jù)處理與控制模塊和顯示模塊，根據(jù)各個(gè)模塊的功能不同，完成了各個(gè)模塊的芯片的選型和設(shè)計(jì)工作。根據(jù)電能質(zhì)量參數(shù)分析儀的設(shè)計(jì)要求，分模塊設(shè)計(jì)了軟件程序總體流程，在KeiluVision5軟件中編寫(xiě)了系統(tǒng)初始化程序、A/D轉(zhuǎn)換程序、數(shù)據(jù)處理程序和數(shù)據(jù)顯示程序。對(duì)所設(shè)計(jì)的單相電能質(zhì)量參數(shù)分析儀完成了整體實(shí)驗(yàn)測(cè)試工作，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該分析儀能夠?qū)﹄娔苜|(zhì)量基本參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，穩(wěn)定性好。由于本人知識(shí)深度有限以及時(shí)間、條件等方面的原因，本設(shè)計(jì)還有些不足之處，還需進(jìn)一步完善，主要有以下幾個(gè)方面：本次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的分析儀測(cè)量精度不高，電壓有效值只能保留到整數(shù)，此方面有待進(jìn)一步研究。當(dāng)前使用的快速傅里葉變換算法只能對(duì)完整的周期信號(hào)進(jìn)行諧波分析，否則將會(huì)出現(xiàn)頻率泄露等問(wèn)題，這里使用的諧波分析算法需要進(jìn)一步完善。電能質(zhì)量分析監(jiān)測(cè)設(shè)備已向智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，未來(lái)可對(duì)這方面進(jìn)行研究，優(yōu)化此次設(shè)計(jì)。參考文獻(xiàn)[1]唐洲．電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)方法及負(fù)荷控制系統(tǒng)研究[D]．湖北工業(yè)大學(xué)，2016．[2]慕小斌，陳國(guó)良，孫麗兵等．微網(wǎng)電能質(zhì)量新特性及其治理方案綜述[J]．電源技術(shù)，2015(09)：265-268．[3]張明浩，何娟，李堃．電能質(zhì)量綜合評(píng)估研究[J]．新型工業(yè)化，2018，8(10)：29-34．[4]李亞瓊，王同勛．《電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范第2部分：電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置》標(biāo)準(zhǔn)解讀[J]．智能電網(wǎng)，2017，005(009)：940-944．[5]姜?。姀S(chǎng)電能質(zhì)量測(cè)試與評(píng)估分析[J]．中國(guó)戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，2018(40)：179-180．[6]陳杰．基于A(yíng)D7606的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)終端研究與實(shí)現(xiàn)[D]．山東大學(xué)，2014．[7]OzalYildirim，BekisEristi，HuseyinEristi，etal．FPGA-basedonlinepowerqualitymonitoringsystemforelectricaldistributionnetwork[J]．Measurement，2018，121．[8]李瑤瑤，彭曉，許志偉．基于LabVIEW的電能質(zhì)量參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究[J]．科學(xué)與信息化，2017，(21)：31-33．[9]逯玉蘭．基于LabVIEW的電能質(zhì)量分析與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J]．計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件，2019，36(07)：55-58．[10]張逸，林焱，吳丹岳．電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]．電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2015(2)：138-147．[11]佟為明，佟春天，陳培友等．基于DSP+ARM雙核系統(tǒng)的電能質(zhì)量檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)[J]．電測(cè)與儀表，2018，56(18)．[12]武宗方．基于DSP+ARM電能質(zhì)量檢測(cè)裝置的研究與開(kāi)發(fā)[D]．西安工程大學(xué)，2019．[13]林海雪．電能質(zhì)量指標(biāo)的完善化及其展望[J]．中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2014，34(29)：5073-5079．[14]單文松．基于STM32的單相電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]．山東大學(xué)，2018．[15]朱濤．基于虛擬儀器的單相電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究[D]．哈爾濱工程大學(xué)，2012．[16]谷佳琪，李欣，李超，王黎明．電力系統(tǒng)電能質(zhì)量分析與諧波治理[J]．節(jié)能，2019，38(12)：51-52．[17]周秀珍，肖雷．基于快速傅里葉變換的實(shí)時(shí)頻譜分析方法研究[J]．信息通信，2018(08)：21-22．[18]昝貴龍，苗向鵬，朱熙文，趙琳．基于FFT的電能質(zhì)量參數(shù)的檢測(cè)方法研究[J]．電子設(shè)計(jì)工程，2014，22(03)：7-10．[19]楊國(guó)華，李建春，李先鋒．電能質(zhì)量參數(shù)采