針對(duì)城軌車輛電壓電流功率等監(jiān)測(cè)的應(yīng)用需求，吉隆坡中車維保有限公司的研究人員宋杰，在2020年第11期《電氣技術(shù)》雜志上撰文，設(shè)計(jì)了一種由嵌入式電能質(zhì)量檢測(cè)設(shè)備和數(shù)據(jù)處理模塊組成的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

檢測(cè)設(shè)備集成了變壓整流模塊和霍爾電流傳感器，實(shí)現(xiàn)交流電壓和電流的實(shí)時(shí)檢測(cè)；檢測(cè)設(shè)備可采用液晶顯示屏模塊實(shí)時(shí)顯示電壓、電流、功率等參數(shù)；檢測(cè)設(shè)備通過(guò)通用異步收發(fā)傳輸器和安全數(shù)字存儲(chǔ)卡分別實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)輸出和實(shí)時(shí)記錄。

本文給出了基于離散傅里葉變換算法的諧波分析理論推導(dǎo)。結(jié)合對(duì)檢測(cè)設(shè)備輸出的三相電壓數(shù)據(jù)，以空調(diào)柜三相電壓監(jiān)控繼電器模塊測(cè)試為例，本文介紹了基于離散傅里葉變換算法的諧波檢測(cè)方法。

應(yīng)用案例表明，通過(guò)定制化設(shè)計(jì)，該電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)滿足了應(yīng)用需求，可在電壓不高于三相400V的交流檢測(cè)環(huán)境中應(yīng)用。

在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)和實(shí)驗(yàn)應(yīng)用中，需要對(duì)電源或線路電能質(zhì)量、電源穩(wěn)定性進(jìn)行監(jiān)測(cè)和記錄，對(duì)故障線路進(jìn)行故障分析、排查和處理等。萬(wàn)用表、電流表、示波器等可在一定程度滿足應(yīng)用需求，但均有其使用限制，例如萬(wàn)用表和電流表只能實(shí)現(xiàn)部分電氣參數(shù)的實(shí)時(shí)測(cè)量，無(wú)法進(jìn)行記錄；示波器由于輸入端為共地接口，難以滿足同時(shí)測(cè)試多路交流電壓的要求。專業(yè)廠商的專業(yè)電能質(zhì)量記錄儀可滿足電能質(zhì)量檢測(cè)需求，但價(jià)格高昂，難以滿足特定應(yīng)用要求或定制化需求，例如車載運(yùn)行記錄等。

在車載應(yīng)用時(shí)，需要長(zhǎng)時(shí)間記錄部件的用電或供電情況，例如，連續(xù)記錄城軌車輛上電后車載空調(diào)運(yùn)行的用電數(shù)據(jù)，以確定空調(diào)斷路器故障；實(shí)時(shí)連續(xù)記錄車載電機(jī)的用電情況，以預(yù)防車輛運(yùn)行過(guò)程中可能的軸承固死等故障。

車載系統(tǒng)異常或故障原因主要涉及非線性負(fù)載、電容器投切、大功率負(fù)載運(yùn)行和起停、設(shè)備因素等。對(duì)于電能質(zhì)量的測(cè)量，主要涉及表征電能及其特征的主要參數(shù)，包括電壓、電流、頻率、功率、諧波、電壓波動(dòng)、三相不平衡等。

1系統(tǒng)設(shè)計(jì)

結(jié)合實(shí)際應(yīng)用需求，設(shè)計(jì)了一種由嵌入式電能質(zhì)量檢測(cè)設(shè)備和數(shù)據(jù)處理模塊組成的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。檢測(cè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)電能參數(shù)的實(shí)時(shí)檢測(cè)、記錄和輸出、處理和顯示，以及進(jìn)行異常檢測(cè)。數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)記錄和輸出的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的數(shù)學(xué)處理，運(yùn)用一定的算法，實(shí)現(xiàn)電能相關(guān)表征參數(shù)數(shù)據(jù)的計(jì)算和輸出，以及進(jìn)行異常分析。

1.1檢測(cè)設(shè)備設(shè)計(jì)

檢測(cè)設(shè)備的核心采用集成了多種通用接口的嵌入式處理器。檢測(cè)設(shè)備通過(guò)高速模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊實(shí)現(xiàn)電壓電流數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集；采用集成顯示存儲(chǔ)的液晶顯示屏（liquidcrystaldisplay，LCD）模塊顯示系統(tǒng)信息和參數(shù)信息；采用安全數(shù)字存儲(chǔ)卡（securedigitalmemorycard，SD）存儲(chǔ)測(cè)試數(shù)據(jù)；采用通用異步收發(fā)傳輸器（universalasynchronousreceiverandtransmitter，UART）實(shí)時(shí)輸出檢測(cè)數(shù)據(jù)。

該處理器通過(guò)串行外設(shè)接口（serialperipheralinterface，SPI）與LCD顯示模塊的通信，通過(guò)SD主控制器采用1位模式（1-bitmode）實(shí)現(xiàn)SD存儲(chǔ)模塊訪問，采用輸入輸出接口（input/output，IO）實(shí)現(xiàn)按鍵輸入功能和有機(jī)發(fā)光二極管（organiclightemittingdiode，OLED）狀態(tài)顯示功能。檢測(cè)設(shè)備功能框圖如圖1所示。

圖1檢測(cè)設(shè)備功能框圖

1.2電壓檢測(cè)和電流傳感器

電壓檢測(cè)部分采用變壓整流的方式將中高壓交流電變換為易于安全測(cè)量的低壓電。系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境為AC400V及以下，故采用變壓器實(shí)現(xiàn)從AC400V至交流低壓（例如AC24V）的電壓變換。

本設(shè)計(jì)中，變壓器的電壓測(cè)試數(shù)據(jù)如下：①數(shù)據(jù)1，一次側(cè)AC242.22V，二次側(cè)14.22V；②數(shù)據(jù)2，一次側(cè)AC415.8V，二次側(cè)24.48V。因此，可確定變壓系數(shù)約為17.0。變壓器的測(cè)試參數(shù)一次側(cè)電阻276.0Ω，二次側(cè)電阻1.1Ω。

考慮到盡量保障測(cè)試數(shù)據(jù)的完整性和不失真，并且便于后續(xù)算法處理，因此，采用橋式整流電路對(duì)變換后的AC24V電壓進(jìn)行整流，并采用分壓電路使被測(cè)信號(hào)符合嵌入式處理器模擬量輸入接口的要求。交流電壓轉(zhuǎn)換電路如圖2所示。對(duì)于三相電壓的同時(shí)檢測(cè)，需同時(shí)采用3個(gè)圖2所示的電路，可以采用相電壓檢測(cè)或線電壓檢測(cè)的方式連接，前者需要采用共地連接。

圖2交流電壓轉(zhuǎn)換電路

基于圖2的分壓參數(shù)和變壓器的測(cè)試參數(shù)，考慮到嵌入式處理器模擬量輸入接口的電壓范圍［0V，VREF］，其中VREF［1.0V，3.3～0.6V］，在忽略整流電路誤差影響情況下，可計(jì)算出檢測(cè)設(shè)備的電壓測(cè)量范圍［0V，657.33V］，該最大測(cè)量電壓大于三相系統(tǒng)標(biāo)稱電壓（AC220V/380V）的最大線電壓值537.32V。該設(shè)備電壓檢測(cè)范圍符合本系統(tǒng)的應(yīng)用要求。對(duì)于更大范圍電壓的檢測(cè)，可通過(guò)調(diào)整分壓電阻和更換變壓器實(shí)現(xiàn)。

檢測(cè)設(shè)備電流檢測(cè)采用開合式懸掛安裝、非接觸式的霍爾開合電流傳感器。該電流傳感器通過(guò)測(cè)量磁通量的方式確定被測(cè)對(duì)象的電流，并以模擬電壓輸出的形式表征被測(cè)電流的大小。對(duì)于模擬電壓輸入不符合嵌入式處理器模擬量輸入接口電壓范圍時(shí)，可采用圖2所示的分壓電路，參照驅(qū)動(dòng)電流大小，確定合適的分壓電阻值，實(shí)現(xiàn)電平的轉(zhuǎn)換。

電流傳感器的量程需符合被測(cè)系統(tǒng)或設(shè)備的電流等級(jí)。檢測(cè)設(shè)備采用的霍爾電流傳感器參數(shù)如下：供電電壓+5V，額定模擬量輸出為2.5±0.625V，電流消耗小于40mA，精度1%，線性度1%，響應(yīng)時(shí)間小于3?s；輸入電流測(cè)量范圍可選，從±20A到±500A。

1.3數(shù)據(jù)處理模塊

系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理模塊可分為兩部分，分別是檢測(cè)設(shè)備數(shù)據(jù)處理部分和電腦及軟件（上位機(jī)）數(shù)據(jù)處理部分。檢測(cè)設(shè)備實(shí)時(shí)測(cè)量被測(cè)對(duì)象的電壓和/或電流，并對(duì)所測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理分析，例如計(jì)算線路的線/相功率；檢測(cè)設(shè)備采用LCD顯示模塊實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示被測(cè)對(duì)象的電壓、電流和功率等。檢測(cè)設(shè)備通過(guò)UART接口實(shí)時(shí)輸出測(cè)量數(shù)據(jù)至上位機(jī)或采用SD存儲(chǔ)卡記錄測(cè)量數(shù)據(jù)。

檢測(cè)設(shè)備輸出或SD存儲(chǔ)卡記錄的測(cè)量數(shù)據(jù)在導(dǎo)入電腦（上位機(jī)）后，可對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的處理分析，例如功率計(jì)算、諧波分析、故障檢測(cè)等。采用離線方式對(duì)檢測(cè)設(shè)備輸出或SD存儲(chǔ)卡記錄的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功率計(jì)算，判斷電壓波動(dòng)、三相不平衡等異常狀況，并采用離散傅里葉變換（discreteFouriertransform，DFT）等算法實(shí)現(xiàn)諧波分析等，進(jìn)而從整體上實(shí)現(xiàn)全面的被測(cè)線路電能質(zhì)量分析。

2檢測(cè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)

2.1電壓和電流檢測(cè)接口

檢測(cè)設(shè)備將電壓傳感器（變壓器）集成于檢測(cè)設(shè)備控制盒內(nèi)，采用1500V絕緣電壓等級(jí)的表筆線纜或線卡線纜，表筆或線卡連接被測(cè)設(shè)備，線纜通過(guò)線纜插孔連接變壓器。電壓測(cè)量時(shí)，被測(cè)量信號(hào)經(jīng)過(guò)從表筆或線卡到變壓器再到整流分壓電路的測(cè)量線路進(jìn)入嵌入式處理器的模數(shù)轉(zhuǎn)換接口。電壓測(cè)量線路如圖3所示。

圖3電壓測(cè)量線路

為了保障測(cè)試準(zhǔn)確度和方便數(shù)據(jù)處理，檢測(cè)設(shè)備采集頻率較高，以保障檢測(cè)的數(shù)據(jù)為同一時(shí)刻的電壓和電流信息。

電能質(zhì)量檢測(cè)設(shè)備接口板如圖4所示，接口板提供電流傳感器接口和變壓器接口，并集成了整流及分壓模塊；接口板提供SD存儲(chǔ)接口，并具有功能配置接口。

圖4電能質(zhì)量檢測(cè)設(shè)備接口板

2.2SD存儲(chǔ)模塊

檢測(cè)設(shè)備采用SD存儲(chǔ)卡存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。嵌入式處理器通過(guò)SD主控制器接口連接SD存儲(chǔ)卡，采用1位模式實(shí)現(xiàn)SD存儲(chǔ)卡數(shù)據(jù)的讀取和寫入，實(shí)現(xiàn)測(cè)試數(shù)據(jù)及參數(shù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)。SD存儲(chǔ)卡與處理器連接的物理信號(hào)由VCC、GND、CLK、CMD和DATA組成。

檢測(cè)設(shè)備采用FatFS文件系統(tǒng)對(duì)SD存儲(chǔ)卡進(jìn)行塊讀寫，提高操作效率。由于軟件實(shí)現(xiàn)中未采用實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)，檢測(cè)設(shè)備采用循環(huán)方式輪詢采樣四個(gè)模擬輸入接口的數(shù)據(jù)，在一個(gè)采樣周期內(nèi)全部四個(gè)接口采樣完成后再統(tǒng)一將數(shù)據(jù)及其時(shí)間戳存儲(chǔ)在SD存儲(chǔ)卡或通過(guò)UART打印輸出。當(dāng)某個(gè)模擬輸入接口無(wú)輸入信號(hào)時(shí)，檢測(cè)設(shè)備也進(jìn)行采樣。通過(guò)應(yīng)用以上多種策略，保障了每個(gè)數(shù)據(jù)間隔時(shí)間的一致性。

為了避免大文件處理，檢測(cè)設(shè)備采用多個(gè)文件順序存儲(chǔ)采樣數(shù)據(jù)，具體如下：

1）文件分為數(shù)據(jù)文件和索引文件，數(shù)據(jù)文件用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，索引文件用于指示設(shè)備目前已操作的文件；最簡(jiǎn)單的索引文件內(nèi)容為存儲(chǔ)當(dāng)前操作的數(shù)據(jù)文件名或序號(hào)。

2）順序命名每個(gè)數(shù)據(jù)文件名稱，例如：TD000001，TD000002。

3）每個(gè)數(shù)據(jù)文件存儲(chǔ)確定數(shù)目的數(shù)據(jù)，例如，2048行數(shù)據(jù)，每行4個(gè)采樣數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)之間采用“；”分割，行末換行。

4）當(dāng)數(shù)據(jù)文件中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)滿后，按命名順序新建另一文件，并在該文件中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)；同時(shí)，更新索引文件內(nèi)容。對(duì)于設(shè)備重新起動(dòng)后開始的數(shù)據(jù)采集，先讀取索引文件內(nèi)容，按命名順序確定新文件名并新建新文件；之后，采用新建的文件存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。

參照平臺(tái)軟件開發(fā)包中的SD存儲(chǔ)卡操作程序，檢測(cè)設(shè)備可實(shí)現(xiàn)16GB容量SD存儲(chǔ)卡讀寫，但不支持64GB容量。以C中描述內(nèi)容為例，每個(gè)數(shù)據(jù)文件大小為36KB，索引文件大小可忽略，則16GB容量SD存儲(chǔ)卡可存儲(chǔ)約466033個(gè)數(shù)據(jù)文件。若以周期1ms采集并存儲(chǔ)四個(gè)模擬輸入接口的數(shù)據(jù)，則16GB容量SD存儲(chǔ)卡可連續(xù)存儲(chǔ)265h的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

2.3檢測(cè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)

檢測(cè)設(shè)備采用集成CC3200處理器的CC3200-LAUNCHXL平臺(tái)作為主控模塊；采用LCD模塊實(shí)現(xiàn)LCD顯示功能；采用BoosterPackTM標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展頭接口實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量檢測(cè)接口板、LCD模塊與平臺(tái)的連接。

在線監(jiān)測(cè)應(yīng)用時(shí)，檢測(cè)設(shè)備可采用電腦USB接口供電。在該方式下，可通過(guò)USB接口直接獲取檢測(cè)設(shè)備打印的測(cè)試數(shù)據(jù)或計(jì)算結(jié)果。車載離線應(yīng)用情況下，一般采用開關(guān)電源將車載電源轉(zhuǎn)換為檢測(cè)設(shè)備需要的+5.0V或+3.3V電源。通過(guò)定制化設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)多個(gè)電壓、多個(gè)電流、或電壓電流組合方式數(shù)據(jù)的同時(shí)實(shí)時(shí)檢測(cè)，檢測(cè)設(shè)備如圖5所示。

3諧波分析理論（略）

系統(tǒng)采用DFT實(shí)現(xiàn)信號(hào)從時(shí)域到頻域的變換，獲取信號(hào)的頻譜信息，進(jìn)而在頻域上對(duì)信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步分析。理論計(jì)算中，以標(biāo)準(zhǔn)正弦波為例。檢測(cè)設(shè)備測(cè)量的數(shù)據(jù)為整流后的波形，如圖6所示。

圖5檢測(cè)設(shè)備

圖6標(biāo)準(zhǔn)正弦波

如圖6中所示波形，對(duì)一個(gè)周期內(nèi)的信號(hào)連續(xù)取樣N點(diǎn)。DFT的時(shí)間序列和頻率序列的周期都是N。經(jīng)公式計(jì)算，即在交流被測(cè)信號(hào)點(diǎn)對(duì)稱的情況下，對(duì)信號(hào)半個(gè)周期采樣，便可獲取全周期的頻域信號(hào)。進(jìn)一步，可認(rèn)為在該情形下采用半波整流的方式也可實(shí)現(xiàn)諧波分析。

4系統(tǒng)應(yīng)用

4.1測(cè)試及分析

在某城軌車輛運(yùn)用過(guò)程中，出現(xiàn)空調(diào)三相電壓監(jiān)控繼電器模塊頻繁故障問題。基于供應(yīng)商溝通意見、故障調(diào)研分析、故障信息統(tǒng)計(jì)結(jié)果、空調(diào)柜供電線路分析，初步判斷故障可能是由于設(shè)備投切過(guò)程中較大瞬態(tài)電流或浪涌電壓沖擊引起，需要監(jiān)測(cè)車輛（空調(diào)）起動(dòng)后連續(xù)時(shí)間（15min、30min等）內(nèi)故障空調(diào)柜內(nèi)空調(diào)三相電壓監(jiān)控繼電器的電壓。空調(diào)柜空調(diào)三相電壓監(jiān)控繼電器模塊如圖7所示。

經(jīng)測(cè)試，空調(diào)電源頻率50Hz，線路相電壓有效值225V，線電壓有效值387V，在1.2節(jié)中所計(jì)算的電壓測(cè)量范圍內(nèi)。因此，理論和實(shí)際均表明，該檢測(cè)設(shè)備完全滿足本案例測(cè)試要求。針對(duì)不同的測(cè)試需求和計(jì)算要求，可通過(guò)設(shè)置檢測(cè)設(shè)備的采樣頻率，實(shí)現(xiàn)具體的實(shí)際應(yīng)用需求。

例如，采樣周期為1ms時(shí)，每周期約采集20個(gè)點(diǎn)；采樣周期為278?s時(shí)，每周期約采集72個(gè)點(diǎn)。后者，可以更好地保留被測(cè)信號(hào)的特征，易于提高測(cè)試準(zhǔn)確度和計(jì)算精度。圖8所示為設(shè)備測(cè)試的空調(diào)柜空調(diào)三相電壓監(jiān)控繼電器模塊相電壓（1ms）和線電壓（278?s）的測(cè)試數(shù)據(jù)波形。

圖7空調(diào)三相電壓監(jiān)控繼電器模塊

圖8繼電器模塊的電壓測(cè)試數(shù)據(jù)波形

圖8給出了工頻信號(hào)在不同采樣周期（頻率）下的兩個(gè)周期的相電壓和線電壓。從圖8可看出，相比于1ms采集周期的數(shù)據(jù)波形，278?s采集周期的數(shù)據(jù)能更準(zhǔn)確地反映實(shí)際信號(hào)。在278?s采樣周期下，使用筆記本電腦（LenovoP470）通過(guò)USB串口獲取檢測(cè)設(shè)備打印數(shù)據(jù)時(shí)，存在采集數(shù)據(jù)存儲(chǔ)過(guò)程中間斷性丟失約2個(gè)周期的采樣數(shù)據(jù)的情況；當(dāng)采用高性能的臺(tái)式電腦（ThinkCentreM710t）獲取采集數(shù)據(jù)時(shí)，可以避免采集數(shù)據(jù)丟失情況。

所測(cè)試的電壓最大值與實(shí)際值誤差約為-15V（以Fluke萬(wàn)用表為參考）。考慮到整流二極管所帶來(lái)的分壓誤差情況，優(yōu)化檢測(cè)設(shè)備參數(shù)和算法，可實(shí)現(xiàn)更為準(zhǔn)確的測(cè)量。

在測(cè)試過(guò)程中注意到，該空調(diào)柜為三相三線制，三相電壓監(jiān)控繼電器模塊未有地線接入。當(dāng)采用本檢測(cè)設(shè)備測(cè)量單線電壓時(shí)（檢測(cè)設(shè)備地線接入屏柜地），立即引起空調(diào)三相電壓監(jiān)控繼電器模塊動(dòng)作和空氣開關(guān)自動(dòng)斷開現(xiàn)象；當(dāng)采用萬(wàn)用表測(cè)量單點(diǎn)時(shí)（萬(wàn)用表地線接入屏柜地），未出現(xiàn)該現(xiàn)象。

在本例測(cè)試中，引入了實(shí)際地，由于虛擬地與實(shí)際地有電壓差，檢測(cè)設(shè)備接入后就引起較大的瞬態(tài)電流或浪涌電壓，漏電保護(hù)設(shè)備檢測(cè)到電流變化或浪涌電壓觸發(fā)供電電路斷開。

在本例測(cè)試中，由于本檢測(cè)設(shè)備引入地線時(shí)，引起較大的瞬態(tài)電流或浪涌電壓，與車載空調(diào)三相電壓監(jiān)控繼電器頻繁故障現(xiàn)象一致，更進(jìn)一步明確了故障可能是由于空調(diào)設(shè)備運(yùn)用過(guò)程中狀態(tài)變換、負(fù)載不均衡或設(shè)備投切過(guò)程中的較大瞬態(tài)電流或浪涌電壓沖擊引起。

4.2諧波分析

基于測(cè)量的交流電壓數(shù)據(jù)，采用DFT進(jìn)行諧波分析。本例中數(shù)據(jù)采樣周期為1ms時(shí)，以整流后測(cè)量的電壓數(shù)據(jù)和基于整流后的數(shù)據(jù)恢復(fù)的全周期電壓數(shù)據(jù)為樣本，分別進(jìn)行32個(gè)采樣點(diǎn)的DFT變換。圖9所示為全周期交流信號(hào)的DFT。

圖9全周期交流信號(hào)的DFT

從圖9可知，1～4倍基波頻率（2?fs/N，fs=1/1ms=1kHz，N=32）的諧波分量為諧波的主要組成，其他頻率諧波分量基本可忽略；考慮到實(shí)際應(yīng)用情況，對(duì)于所測(cè)的較為理想的交流信號(hào)，可認(rèn)為50Hz處諧波分量最大，100Hz諧波分量次之，其他頻率諧波分量基本可忽略。

從圖9（a）和圖9（b）可知，基于整流后的數(shù)據(jù)進(jìn)行DFT變換，直流分量幅度很大；從圖9（c）和圖9（d）可知，基于恢復(fù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行DFT變換，直流分量幅度相對(duì)變小。

圖10半周期交流信號(hào)及DFT

圖10為半周期交流信號(hào)的DFT。從圖中可看出，半周期交流信號(hào)與全周期交流信號(hào)的DFT結(jié)果高度相似。

以上分析的被測(cè)電壓具有較少的直流分量；對(duì)于理想的交流電壓，可認(rèn)為無(wú)直流分量。實(shí)際應(yīng)用中，系統(tǒng)或多或少會(huì)受到直流分量影響。由于本檢測(cè)設(shè)備電壓傳感端應(yīng)用了變壓器，因此，直流電壓分量將被濾除。若需檢測(cè)系統(tǒng)的直流分量，需對(duì)電流傳感器采集的電流數(shù)據(jù)進(jìn)行諧波分析。通過(guò)第3節(jié)中DFT公式，可知直流分量在頻域中體現(xiàn)在X（0）處。

基于以上理論推導(dǎo)和計(jì)算分析，在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于檢測(cè)設(shè)備采用的全波整流分壓采樣電路，忽略整流環(huán)節(jié)電壓損失的情況下，在一定程度上，可采用對(duì)整流后的數(shù)據(jù)進(jìn)行DFT變換的方式或采用半周期交流信號(hào)DFT變換的方式來(lái)進(jìn)行被測(cè)交流電壓的諧波檢測(cè)。

5結(jié)論

本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了電壓、電流等參數(shù)的實(shí)時(shí)檢測(cè)、記錄和顯示，可在電壓不高于三相400V的交流檢測(cè)環(huán)境中應(yīng)用。本文以空調(diào)三相電壓測(cè)試數(shù)據(jù)為例，詳細(xì)描述了基于DFT的諧波檢測(cè)方法。基于檢測(cè)設(shè)備輸出或記錄的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)離線方式下的全面電能質(zhì)量分析。

在采用集成了更多路模擬輸入接口的嵌入式處理器時(shí)，可實(shí)現(xiàn)多路三相系統(tǒng)電壓、電流等參數(shù)的同時(shí)監(jiān)測(cè)。在采用更高性能處理器的情況下，可將離線的數(shù)據(jù)處理功能和系統(tǒng)算法集成到嵌入式處理模塊內(nèi)，實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量在終端的實(shí)時(shí)分析和顯示，這也為后續(xù)工作指明了方向。
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