[发明专利]基于跟踪补偿算法的交流采样装置及其采样补偿方法

权利要求书

1.基于跟踪补偿算法的交流采样装置，采用标准机箱结构，其特征在于：包括电源(1)、隔离装置(2)、交流采样模块(3)、CPU(11)、监控管理装置(4)、串行接口(5)、DP通讯控制器(6)、DP接口(7)、51单片机(8)、键盘(9)及液晶显示屏(10)，电源提供装置所需的工作电压；CPU采用DSP主要完成与上位机的通讯和与人机界面板的通讯，并进行交流参数的运算；液晶显示屏用于可以显示现实数据以及现实装置的运行状态；电源、交流采样模块、监控管理装置、串行接口、DP通讯控制器均插在cpu主板上，CPU主板插装在机箱底板上；DP接口与DP通讯控制器相连，隔离装置接在DP接口上；液晶显示屏和键盘与51单片机相连组成人机通讯装置，通过连接电缆接到串行接口与CPU进行通讯。

2.根据权利要求1所述的基于跟踪补偿算法的交流采样装置，其特征在于：所述人机通讯装置通过UART对外通讯，51单片机一路与DSP通信连接，另一路留作调试时使用。

3.根据权利要求1所述的基于跟踪补偿算法的交流采样装置，其特征在于：所述DSP为T1公司的TMS320F206，带有程序、数据和I/O三个相互独立的存储空间，每个存储空间均为64K*16位。

4.根据权利要求1所述的基于跟踪补偿算法的交流采样装置，其特征在于：所述DP通讯控制器使用Siemens公司的SPC3，具有1.5Kbyte的信息报文存储器，可独立完成全部通信功能。

5.根据权利要求1所述的基于跟踪补偿算法的交流采样装置的采样补偿方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)采用低通滤波器对输入AD的信号进行预处理,以滤除信号中含有的高频干扰信号和谐波，进入AD采样的电压信号中含有直流分量和基波分量,其表达式为：

式中，U₀为直流分量，U_m为幅值，ω为角频率，ω＝2πf，为相位(2)两边同时对t进行求导得：

当式(1)和式(2)取极值时必有

(3)当式(1)取极值时

u_max＝U₀+U_m (4)

u_min＝U₀-U_m (5)

式中，u_max、u_min分别是采样值中的极大值与极小值，则有：

U₀＝(u_max+u_min)/2 (6)

(4)将式(3)、(4)、(6)代入式(2)中得

即得到频率的计算解析表达式

(5)根据交流模拟量的有效值算式得到有效值的离散算式

式中，N为信号频率变化前的周期采样点数，a_k为模拟量k点的采样值

(6)当信号频率出现变化时，若仍采用变化前的采样频率，被测量就会出现较大误差，此时需要确定变化后的信号频率周期采样点数

式中，F为采样频率，N为信号频率变化前的周期采样点数

则信号频率变化后采样误差修正值Δt为

(7)根据推算出变化后的周期采样点数，对离散算式进行补偿得到准确的测量值