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1、2010 彳I湖南工业职业技术学院学报第1期交流同步采样精度提高的实用方法张志田(湖l*J I业职业技术学院电气系.湖附长沙 4I020K)摘 要 本文什对交滾同歩采样中枕测住号工頻周期愛化采样时间间局非等分*带来的怙度陽低的问趨.从交流采样魏据处 理的血虞烫出了 一种扶件补偿*決利用识算法碍出的补偿系數有效弘低采样处攥的枷M谋壬.仿A九果表叨此法切实可疔、算法 简单.有效地提高了测量梢度。关谜词文渝采样：补偿系做：朗网谋屁采样何隔中图分类号C1933.13 文章标识码| A 文章编号1671- 5004(2010) 01-0(X18- 03The PracticalW ay to Im pr
2、ove AC Syndin)n()us Sani pling AccuracyZH ANG Zhi- tian(l)q>t ofE iTlrk-al Enp H tA ail hihEry Po bzhnb (JiangSlia 410208 H unaii)| ?bstra t Th K pa|Mar trio to pn'Miil a M»ib an* <nn pm ml ini noriiun (win iir |wih|MM-tivr of?(l in pl hgiliiia pR»(vHwi)g tn miK r dir pn>lr l(
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5、术学院学报第1期91994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 2010 彳I湖南工业职业技术学院学报第1期W 0 =卡 + 刀(o cos zrol + Zj, s > J I离敢化厉，求得第k次采样得到的电压基波分虽的实部 和虎部分别为：式(1)一、前言在交流同步采样系统中.由于CPU无法测虽出交流虽的 十前周期.只能用上个周期代粋.实际I频信号的频率有一 立的变化.便紂采样点并不是均匀分布在值号周期中.而交 流采样的傅V：叶其法却耍求H：采样点均匀分布.这将加大系
6、 统非同步采样误差.此外还由于CPU在响应周期中断请求的 时间间隔不何,导致采样周期和伯号周期不同步.这些都是 J前r程网用研究的堆山所住.木丈试阳从交流采样数州处 理的角度,提出-种软件补偿算法.利用该算法得出的补偿 系数冇效降低采样数据的相对i冥差.二、同步误差与补偿对被测的周期信号在m、勺心、& |&时刻进行交 流采样.令10 = 0.如果存在两个条件：AI= 2JI-MT, = 0. U =-勺=7：, ( i= 0、1、2.N- 1、N)同时成立，则称为理想同步采样.式中T.为采样周期.可知理想同步采样 须满足两个条件：许先.伯号周期和采样周期存衽整效倍的 关系；兀次
7、.采样点间的时何何隔应严格保持一致.然而I： 程实际中很呆证理想的同步采样.而周期电气佶号测昴的 数值算法大多基采样值由同步采样获得这一前提的小设周期为T连续的交流电压信号为：14, = Vct在满足里赫利条件卜町展开为傅立叶级数，其各次谐 波发达式力：其屮UC-1 R为垠近N次电丿【、采样值"，丁是怔出 基波41压幅值为：4 =戦+疋I:述的傅工叶徐法具有很强的滤波能力.处理比较简便. 采样帮度m采拝点数的增加而提高，但是其周期溟差和e 频周期变化的存在越响了采样数据将度.首先为了解决周期误差的形响,减小CPU响应周期中断 的时何，木文采用便件同步测频的方式.测频电路将交流估 号转
8、換为方波信号送入CH!的中断口或捕获口.(:PI通过其 中断口或捕获口检测相邻的相同跳变沿的时刻差.収得被测 信号的周期值.对应的硬件同步测频电路如图I所示：收稿日期 |2(X)9- 10- 25作者简介| 张志田(1973).男,湖附宁远人.湖剧I：业职业技术学院讲師.研究方向：电子电气.(:孔的屮断响应时何与中断请求信号发出时刻CH是台 在执行其它中斷JK务程序,正在执行的当前折令是否允许 CPV立即响应中斯，X前执行指令的指令周期长短.及X前 指令已经执行到哪一个机器周期等因索勺关。耍提岛处件同 步的粘度.许先应保证便件同步环节捉中断时CTC不在执行其它中断服务程序.并且采样期祠其它中斷
9、源提出的中析不 P响应.在中断脱务程序中优先采样中斷的级别,在采样期 间屏蔽其他"断请求仃艮 并在毎次采样虫世定时值时设法 减小中断响应时间尽可能的减少中断响应时闻带來的采样 周期与伯号施期的相对谋差.在用慶件实现同步时.只嬰锁 件同步环节设计恰'"I.周期误差卄:常小.可忽略不计因此 股怙况卜.唤件同步比软件同步测虽轴度髙.但山于软件 同步不需破件同步环节.可简化装置结构.降低成木.在很 多场合得到广泛应用.4山気vj + a于是电斥得测址值对以表示为：U =HINT、mb) 5"式(3)式中4 电爪無值的实际值:瓦一电压幅值的测址值。91994-201
10、0 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 2010 彳I湖南工业职业技术学院学报第1期I2V令补偿系数X =于是式(3)可町以得到电流幅值複址值和实际值Z以表示为:4 = g按照上述的方法.间的关系为厶=M91994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 2010 彳I湖南工业职业技术学院学报第1期91994-2010 China Academic Journal Ele
11、ctronic Publishing House. All rights reserved, 2010 彳I湖南工业职业技术学院学报第1期久eosIsh-j) + a"JJTV、h丁 NS II<*<»假定一个删期内采样点数为N时.电爪的垠人测址误差图1同步倍号测频电路其次针对工频周期变化.导致采样点侔均匀分布引起的 淚差.首先设周期差值厶卩二231-AT. t WHO时存在误差. 周期内采样“点.设第个采样点的位置在a处.則对应的 各离散点电压值为：以=比cosa 4- j (人=a l.mV -)代入式(1)可得电压的实部凶为:将上式变形得：s=知汨卜第“十
12、卡斯卜持,T 伶胡化忖存訥值与N成反匕収N较大时.相对谋至小"/ AT = 2JI - NT很小.>将上面近似条件代入式子(2)简化得：耳=eos同理可推出电压處部为:式中厶一电流福ff的实际伉；/ 电渝福值的测址值。将比二Xg、ig 八1分别代入离散后的有功功率P = , 1 为“(k)i(k) 八-k-1w1无功功率Q =昔表达式得：p = P八A0NT.SB,ZfS-I2Q '= QNT.SI11.'V 8 IIFIAr sml2LI 2可1则功率的测虽值和实陶值Z何的关系为P = X2PQ = HMl p仃功功率的测虽值；P有功功率的实际值；Q无功功率的
13、演址值；Q无功功率的实际值。由前面的分析,当AT# ()时.测量值利实际值只差了一 个补偿系数九 为了对测址值进行补偿.只需耍将处理过的 除以补偿系数X或疋.计讎简肛.肛独編写补偿系数 子程序，CKI的执行效率。三、算法仿真及其程序设计为了验证周期变化时交流采样补偿的效果，对交流电压 信号叫=Un eosor进行仿真.即可知补偿系数入在数据测绘 中所起作用,设频率以0. 1H逊増,周期内采样点数为16 得到补偿前后的电压幅值的相对谋差.如图2所示.补伫前 相对逞差在0 (血 Q %之.间变化.软件补偿后误差在 0 00協以下.可见经过补偿.可以便谋蓋降低一个数虽级以 上.大大提高了测虽精度。9
14、1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 第1期湖南工业职业技术学院学报2010 年0 090*0.0700§005OIM0Q30 0201)1OOOOOOOOOOOOOOOOOOOO49 2 49 4 496 49 85050 2 50 4 S06 50851ftHZ>4结论木文通过对交流同步采样的谋差分析，推导出淇签补偿 系数.与传统意义上的使件、软件同步补偿相比,优点在于： 所需处件简肛.补偿算法简洁明了，只需住采样数据处理程 序中,根据需求添加便用
15、补偿系数,就能对交流电压、电流、 功率送行有效补偿。易于I程应用人员的理解和使用。L程 应用中，频率的波动反映在周期決差AT和起始位置角a的 变化.选取较大采样点数外加木文所提出的补偿算法.通过 仿真结果衣明，也同样能减少冈频率波动引起的II：同步決息 有效地提商电虽参数的测饋将度。2补偿询后的相対汉绘在数据处理程序中.为了提髙程序执行效率.首先构造 -个正弦衣.列出(f9(TZ间均匀分布的1024个角发的正 弦值.便于求取补偿系数入.补偿克法无法对直流采样进行 补偿.如果系统为多路交、直流混合采样,程序执行时首先 刈断采样参数是否需耍补偿.图3给出了补偿系数在电虽参 数处理程序中的应用流程.
16、I參考文敵II 1|黄纯.何怡刚交洗QiW 丛的分析9改进屮国电机工 程学报J . 2002 (9): 38- 39.| ?) 乍念军.交淹采样技术4胡步空电机河试中的W用.屮小型电 机J| 2003 (3): 54 55.3 史旺旺交it采样的氏总分析与补偿电测与仪农| J| . 1W9 (10): 4- 5|4 丧W殘频率变化时交说采样笄法分析电力"动化设备 J| 2004 (9): 25 及|5|陈学珍交流采样的设讣与实现微计炸机信息| J| .2(X)6 (22): 159- 16Q|6|吗宏忠胡虔生.软件同步采样的淇差分析电1技术学报 J| 1996 II ( 1): 43
17、- 47.10© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 第1期湖南工业职业技术学院学报2010 年10© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 第1期湖南工业职业技术学院学报2010 年Ifl 3补偿系数在电撤參数中的应用滅程10© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved,