[发明专利]一种三相高精度谐波电能表

权利要求书

1.一种三相高精度谐波电能表，其特征在于，包括依次相连的频率测量模块、采样控制模块、幅值与相位计算模块、谐波相位补偿模块、谐波电能累计模块；

频率测量模块：实时跟踪并测量当前电网频率f_samp，输出给采样控制模块使用；

采样控制模块：根据频率测量结果进行分频，控制AD按整周期、等间隔采样；

幅值与相位计算模块：对AD采样结果数据进行傅里叶计算，获取各次谐波的幅值与相位；

谐波相位补偿模块：根据传感转换回路特性，对谐波相位进行补偿；

谐波电能累计模块：综合幅值与相位计算模块、谐波相位补偿模块的计算后，累计计算各次谐波电能；

在所述频率测量模块中，同时进行硬件与软件测频，并根据硬件与软件测频结果的可信度自适应选择合适的测频结果，包括如下步骤：

S11.初始状态下，取f_samp＝f_n，其中f_n为电网额定频率；

S12.按照当前f_samp控制AD采样，连续采样满所需周波后，分别进行硬件与软件测频计算；

S13.硬件测频信号通过硬件比较器将AB线电压转换为方波而获得，其中在正弦信号过零点进行方波的翻转；为避免谐波畸变造成多余过零点，AB线电压信号在进入硬件比较器之前先进行低通过滤；

采用硬件IO中断连续捕获硬件测频信号上升沿，记录相邻上升沿时间差Δt_i；连续记录满所需周波后，剔除最大最小值，采用均值计算方法计算硬件测频频率f_hard：

上述公式中，N为所需周波捕获到的硬件测频信号IO中断次数；

若连续记录未满所需周波，那么继续执行步骤S13；

S14.软件测频通过对所需周波AD采样值进行分析获得；

S15.综合对比分析硬件软件测频结果，自适应仲裁选择合适的采样频率进行下一周期采样控制；

S16.将S15步骤的分析结果传递给采样控制模块，并跳转到S12步骤，进行下一轮频率测量处理流程。

2.根据权利要求1所述的三相高精度谐波电能表，其特征在于，所述S14步骤中软件测频具体方法为，提取所需周波BC、CA线电压AD采样值，按如下步骤进行分析计算：

①通过数字低通滤波器对AD采样值进行数字信号处理；

②对滤波后的AD采样值进行线性拟合，依次获取拟合信号上升沿越零点时刻t_si；

③计算相邻上升边沿越零点时间差Δt_si，剔除最大最小值，采用均值计算方法计算软件测频频率f_soft：

上述公式中，N为所需周波捕获到的上升边沿越零点次数。

3.根据权利要求2所述的三相高精度谐波电能表，其特征在于，在所述频率测量模块中，所述S15步骤具体逻辑包括：

第1条件：如AB线电压大于设定电压值，且f_hard频率值在[f_n-10Hz，f_n+10Hz]范围之内，则取f_samp＝f_hard；

第2条件：不满足上述第1条件，且BC、CA线电压任一大于另一设定电压值，且该线电压f_soft频率值在[f_n-10Hz，f_n+10Hz]范围之内，则取f_samp＝f_soft；

上述第1条件和第2条件均不满足，取f_samp＝f_n。